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1、考点15 验证机械能守恒定律一、选择题1在验证机械能守恒定律的实验中，对于自由下落的重物，下列说法正确的是()A 只要足够重就可以B 只要体积足够小就可以C 既要足够重，又要体积非常小D 应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同重物运动时不致被扭曲【答案】D【解析】验证机械能守恒定律的实验与这个物体自身的重力无关。2在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列释放纸带的操作正确的是()ABCD【答案】A【解析】本实验应尽量减小摩擦阻力，实验时应用手竖直提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，释放纸带前，重物紧靠着打点计时器下方的位置，故A正确，B、C、D错误3利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的
2、实验时，要使该实验误差尽量小，下述注意点正确的是_(填入相应的字母)A使重物的质量尽量大些，但悬挂时不能拉断纸带B选用电火花计时器比电磁打点计时器更好，可减小阻力影响C测长度时保持纸带悬挂状态，刻度尺的读数更准确D纸带上留下的点越大越好【答案】AB【解析】纸带太长，会增大阻力4在做“验证机械能守恒定律”的实验时，以下说法中正确的是()A 选用重锤时，密度大体积小的比密度小体积大的好B 选用重锤时，密度小体积大的比密度大体积小的好C 选用的重锤一定要测其质量D 重锤的质量大小与实验准确性无关【答案】A【解析】验证机械能守恒定律实验中，由于重锤要克服空气阻力做功，从而产生系统误差，选用密度大体积小
3、的重锤能减小空气阻力的影响，从而减小误差，A正确，B、D错误；因验证量中都含有质量，可以约去，故不用测重锤的质量，C错误5(多选)在验证机械能守恒定律的实验中，如下哪些措施是必要的()A 打出几条纸带，从中选出打下的第1、2两点间距离接近2 mm的纸带备用B 重锤的质量应尽可能大些C 实验中必须用天平测出重锤的质量D 实验中必须先从纸带上求出重力加速度g，用以计算重锤重力势能的减少量【答案】AB【解析】根据xgt2100.022m2 mm知，应该选用点迹清晰第一、二两点间的距离接近2 mm的纸带误差较小，故A正确重锤的质量应尽可能大些可以有效地减小空气阻力，故B正确验证机械能守恒定律，即验证动
4、能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两端都有质量，可以约去，所以不需要测量质量，故C错误使用当地的重力加速度数值计算重锤重力势能的减少量，故D错误6在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要用工具测量的有()；通过计算得到的有 ()A重锤的质量B重力加速度C重锤下落的高度D与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度【答案】CD【解析】在“验证机械能守恒定律”的实验中，直接测量的有：用刻度尺测量重锤下落的高度，重锤的质量可以测量也可以不测量重力加速度与实验无关通过计算得到的有与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度7用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中，下列物理量中不需要测量或计算的有()A 下落高
5、度B 瞬时速度C 重物质量D 时间【答案】C【解析】本实验需要验证的方程是：mghmv2，所以需要测量下落的高度h、瞬时速度v，比较mgh、mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要测出重物的质量m.本实验用到打点计时器，来测量瞬时速度时，是根据匀变速直线运动推论：一段时间内的平均速度等于中点时刻的瞬时速度，需要计算时间，故A、B、D是需要测量或计算的，C是不需要的测量的；本题选不需要测量或计算的，故选C.8.(多选)在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法中正确的是 A要用天平称量重物质量B选用重物时，同样大小、形状的重物应选重一点的比较好C要选用第1、2两点距离接近2 mm的纸带D实验时，
6、当松开纸带让重物下落的同时，立即接通电源E实验结果总是动能增加量略小于重力势能的减少量【答案】BCE【解析】该实验不需要测重物的质量，A错为了减小由于空气阻力带来的实验误差，应选用密度较大的重物，B对为使打第1个点时的速度为零，实验时应先接通电源，让打点计时器打点后再释放重物，选取第1、2点间的距离约为2 mm的纸带，C对，D错由于实验中不可避免地受到阻力作用，重物的机械能总有损失，动能的增加总是略小于重力势能的减少量，E对9.小黄用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验关于该实验，下列说法正确的是()A 重锤的质量一定是越大越好B 必须用秒表测出重锤下落的时间C 把秒表测得的时间代入vg
7、t，计算重锤的速度D 释放纸带前，手捏住纸带上端并使纸带处于竖直【答案】D【解析】为了减小阻力的影响，重锤选择质量大一些、体积小一些的，不是质量越大越好，故A错误；打点计时器可以测量重锤下落的时间，不需要用秒表测量，故B错误；该实验是验证机械能守恒定律的实验，因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒，如果把重物看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证了，故C错误；释放纸带前，手捏住纸带上端并使纸带处于竖直，从而减小纸带与限位孔之间的摩擦，故D正确10.(多选)在验证机械能守恒定律的实验中，如下哪些措施是必要的()A 打出几条纸带，从中选出打下的第1、2两点间距离接
8、近2 mm的纸带备用B 重锤的质量应尽可能大些C 实验中必须用天平测出重锤的质量D 实验中必须先从纸带上求出重力加速度g，用以计算重锤重力势能的减少量【答案】AB【解析】根据xgt2100.022m2 mm知，应该选用点迹清晰第一、二两点间的距离接近2 mm的纸带误差较小，故A正确重锤的质量应尽可能大些可以有效地减小空气阻力，故B正确验证机械能守恒定律，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两端都有质量，可以约去，所以不需要测量质量，故C错误使用当地的重力加速度数值计算重锤重力势能的减少量，故D错误二、非选择题11.如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台
9、、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题：(1)为完成此实验，除了所给的器材外，还需要的器材有_。(填入正确选项前的字母)A.米尺B.秒表C.012 V的直流电源D.012 V的交流电源(2)下面列举了该实验的几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器材B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上C.用天平测出重锤的质量D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带E.测量纸带上某些点间的距离F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能其中操作不当的步骤是_。(3)实验中产生误差的原因有_(写出两个原因)。(4)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。根据打出
10、的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图2所示。使用交流电源的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a_。(用x1、x2、x3、x4及f表示)【答案】(1)AD(2)B(3)纸带与打点计时器之间有摩擦以及空气阻力；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差；计算势能变化时，选取初、末两点距离过近；交流电源频率不稳定(4)【解析】(1)为完成此实验，除了所给的器材外，测量需要米尺，电源需要012 V的交流电源。(2)其中操作不当的步骤是将打点计时器接到电源的“直流输出”上，打点计时器需要交流电源。(3)纸带与打点计时器之间有摩擦以及空气阻力；用米尺测量纸带上点的位置时
11、读数有误差；计算势能变化时，选取初、末两点距离过近；交流电源频率不稳定。(4)由xaT2得：a12用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”，通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B，B与毫秒计时器(图中未画出)相连.实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束.(1)为了验证机械能守恒定律，需要测量或记录下列哪些物理量_.A.小铁球的直径dB.A点与B点间的距离hC.小铁球的质量mD.小铁球经过光电门的挡光时间t(即毫秒计时器的读数)(2)利用(1)中的物理量和重力加速度g，写出验证机械能守恒定律的表达式为_.(3)为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应
12、作下列哪一个图象？_；图象的斜率k_.A.ht图象 B.h图象C.ht2图象 D.h图象(4)经正确的实验操作，发现小球动能增加量总是稍小于重力势能减少量，原因是_.【答案】(1)ABD(2)gh(3)D(4)有空气阻力【解析】(1)小球重力势能的减小量为mgh，动能的增加量为mv2m()2，质量可以约去，不需要测量小铁球的质量，需要测量小铁球的直径d，A、B两点的高度h，小铁球经过光电门的挡光时间t，故选A、B、D.(2)根据mghm()2得，验证机械能守恒的表达式为：gh.(3)根据gh知，h，为了直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作h图线，故选D.图线的斜率k.(4)经正确的实验操
13、作，发现小球动能增加量总是稍小于重力势能减少量，原因是有空气阻力，使得部分重力势能转化为内能14小刚同学用如图所示的实验装置验证“机械能守恒定律”，他进行如下操作：用天平测出小球的质量为0.50 kg；用游标卡尺测出小球的直径为10.0 mm；用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82.05 cm；电磁铁先通电，让小球吸在其下端；电磁铁断电时，小球自由下落；在小球通过光电门时，计时装置记下小球通过光电门所用的时间为2.50103s，由此可算出小球通过光电门的速度(1)由以上测量数据可计算出小球重力势能的减少量Ep_ J，小球动能的变化量Ek_ J(g取9.8 m/s2，结果均保留三位有效数字)
14、(2)从实验结果中发现Ep_(选填“稍大于”“稍小于”或“等于”)Ek，试分析可能的原因：_.【答案】(1)4.024.00(2)稍大于空气阻力的影响或高度测量中忽略了小球的尺度等【解析】(1)小球重力势能减小量Epmgh0.59.80.820 5 J4.02 J；小球通过光电门的平均速度为m/s4 m/s，小球的动能变化量Ekmv24.00 J.(2)从实验结果中发现Ep稍大于Ek，原因是空气阻力的影响或高度测量中忽略了小球的尺度15某实验小组的同学用如图所示的实验装置“验证机械能守恒定律”，他们的主要实验步骤如下：()按图示安装好器材.()将电火花计时器接到电源上.()接通电源后释放纸带，打出一条纸带.()换用另外的纸带，重复步骤().()选取点迹清晰的纸带，测量所选纸带上一系列测量点
