2021年高考物理實(shí)驗(yàn)題型訓(xùn)練 《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》

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1、 免費(fèi)學(xué)習(xí)資料 囊括小初高九大學(xué)科（知識點(diǎn)/練習(xí)題/模擬卷/真題卷/學(xué)霸筆記） 《實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》針對訓(xùn)練 1．如圖所示，在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，電源的頻率為50 Hz，依次打出的點(diǎn)為0、1、2、3、4、…、n。則： （1）如用第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的紙帶來驗(yàn)證，必須直接測量的物理量為________、________、________，必須計(jì)算出的物理量為________、________，驗(yàn)證的表達(dá)式為_________。 （2）下列實(shí)驗(yàn)步驟操作合理的排列順序是________（填寫步驟前面的字母）。 A．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直安

2、裝在鐵架臺上 B．接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落 C．取下紙帶，更換新紙帶（或?qū)⒓垘Х瓊€(gè)面）重新做實(shí)驗(yàn) D．將重物固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手提著紙帶 E．選擇一條紙帶，用刻度尺測出重物下落的高度h1、h2、h3、…、hn，計(jì)算出對應(yīng)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3、…、vn F．分別算出mv和mghn，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)看是否相等 【答案】（1）第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的距離h26　第1點(diǎn)到第3點(diǎn)之間的距離h13　第5點(diǎn)到第7點(diǎn)之間的距離h57　第2點(diǎn)的瞬時(shí)速度v2　第6點(diǎn)的瞬時(shí)速度v6　mgh26＝mv－mv　（2）ADBCEF 【解析】（1）要驗(yàn)證從第2點(diǎn)到第6

3、點(diǎn)之間的紙帶對應(yīng)重物的運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，應(yīng)測出第2點(diǎn)到第6點(diǎn)的距離h26，必須測出第1點(diǎn)到第3點(diǎn)之間的距離h13和第5點(diǎn)到第7點(diǎn)之間的距離h57，必須計(jì)算出第2點(diǎn)和第6點(diǎn)的瞬時(shí)速度v2和v6，機(jī)械能守恒的表達(dá)式為mgh26＝mv－mv。 （2）實(shí)驗(yàn)操作順序?yàn)锳DBCEF。 2．在一次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證課上，某同學(xué)利用自由落體運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，該同學(xué)開始實(shí)驗(yàn)時(shí)的情形如圖所示，他將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通低壓電源后釋放紙帶。 （1）請指出該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中存在的兩處明顯錯(cuò)誤或不當(dāng)?shù)牡胤健? ①______________________________________________________

4、__________________ ②________________________________________________________________________ （2）該同學(xué)在教師的指導(dǎo)下規(guī)范了實(shí)驗(yàn)操作，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到了幾條（3～5條）打出一系列點(diǎn)的紙帶，在選點(diǎn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，有以下兩種方案，其中對選取紙帶的1、2兩點(diǎn)間距離要求小于或接近2 mm的是方案________（填“一”或“二”）。 方案一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算； 方案二：任取兩點(diǎn)計(jì)算。 （3）該同學(xué)最終選擇了方案一，結(jié)合圖象法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，他從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)。測量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高

5、度h，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出v2－h(huán)圖象，其中圖線的斜率表示______________。 【答案】（1）①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接了直流電；②重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)?。?）一　（3）重力加速度g 【解析】（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是交流電源，而本實(shí)驗(yàn)中采用了直流電源；同時(shí)，由于加速度較大，故紙帶應(yīng)在1米左右，且應(yīng)讓重物緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，而本實(shí)驗(yàn)中離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)，故錯(cuò)誤為：①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接了直流電源；②重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)。 （2）根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)有h＝10（0.02）2 m＝0.002 m＝2 mm 選用點(diǎn)跡清晰，第1、2點(diǎn)間距離接近2 mm的紙帶，也就以利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)

6、計(jì)算，所以方案是一。 （3）重物由靜止開始下落距離h獲得速度v，根據(jù)動(dòng)能定理得mgh＝mv2即v2＝gh，所以v2－h(huán)圖線的斜率是重力加速度g。 3．小華設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，提供的實(shí)驗(yàn)器材如下： A．小車　B．鉤碼　C．一端帶定滑輪的木板　D．細(xì)線　E．電火花計(jì)時(shí)器　F．紙帶　G．毫米刻度尺　H．低壓交流電源　I．220 V的交流電源 （1）實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是________（填寫器材序號），還應(yīng)補(bǔ)充的器材是________。 （2）實(shí)驗(yàn)中得到了一條紙帶如圖乙所示，選擇點(diǎn)跡清晰且便于測量的連續(xù)7個(gè)點(diǎn)（標(biāo)號0～6），測出0到1、2、3、4、5、6點(diǎn)的距離分別

7、為d1、d2、d3、d4、d5、d6，打點(diǎn)周期為 T．則打點(diǎn)2時(shí)小車的速度v2＝________；若測得小車質(zhì)量為M、鉤碼質(zhì)量為m，打點(diǎn)1和點(diǎn)5時(shí)小車的速度分別用v1、v5表示，已知重力加速度為g，則驗(yàn)證點(diǎn)1與點(diǎn)5間系統(tǒng)的機(jī)械能守恒的關(guān)系式可表示為_______。 （3）實(shí)驗(yàn)中，鉤碼減少的重力勢能總是略大于系統(tǒng)增加的動(dòng)能，主要原因是_________。 【答案】（1）H　天平?。?）或　mg（d5－d1）＝（M＋m）（v－v）?。?）小車和紙帶受到阻力 【解析】（1）電火花計(jì)時(shí)器使用的是220 V的交流電源，不需要低壓交流電源，不需要的器材是H。還需要天平測量鉤碼的質(zhì)量。 （2

8、）由勻變速直線運(yùn)動(dòng)平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可算點(diǎn)2速度，即打點(diǎn)2時(shí)的瞬時(shí)速度等于點(diǎn)1、3間的平均速度，v2＝，也等于點(diǎn)0、4間的平均速度v2＝，把鉤碼和小車看成系統(tǒng)，系統(tǒng)減小的勢能即為鉤碼減小的重力勢能ΔEp＝mg（d5－d1） 系統(tǒng)增加的動(dòng)能為小車和鉤碼增加的動(dòng)能ΔEk＝（M＋m）v－（M＋m）v 驗(yàn)證點(diǎn)1與點(diǎn)5間系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒，就是驗(yàn)證ΔEp＝ΔEk，即mg（d5－d1）＝（M＋m）（v－v） （3）小車在運(yùn)動(dòng)過程中受到阻力，以及紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在摩擦阻力，使得系統(tǒng)減少的重力勢能沒有完全轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的動(dòng)能，還有一小部分由于克服摩擦做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 4．在驗(yàn)證機(jī)械能守

9、恒定律的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)利用圖甲中器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，正確地完成實(shí)驗(yàn)操作后，得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖乙所示。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中，某同學(xué)取A、B兩點(diǎn)來驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，g取9.8 m/s2，圖中測量結(jié)果記錄在下面的表格中。 項(xiàng)目 x1/cm A點(diǎn)瞬時(shí)速度/（ms－1） x2/cm B點(diǎn)瞬時(shí)速度/ （ms－1） A、B間距離/cm 數(shù)據(jù) 3.92 0.98 12.80 50.00 （1）觀察紙帶，可知連接重物的夾子應(yīng)夾在紙帶的________端（選填“左”或“右”）； （2）將表格中未填項(xiàng)目填寫完整； （3）若重物和夾子的總質(zhì)量為0.6

10、 kg，那么在從A到B運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能的增加量為_______J，重力勢能的減少量為_______J。 【答案】（1）左　（2）3.20?。?）2.78　2.94 【解析】（1）重物剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度較小，點(diǎn)跡比較密集，故夾子應(yīng)夾在紙帶的左端； （2）vB＝＝3.20 m/s； （3）在A到B運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能的增加量ΔEk＝mv－mv≈2.78 J，重力勢能的減少量ΔE＝mghAB＝2.94 J。 5．在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量m＝0.30 kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔T＝0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間＝9.8 m/s

11、2。 （1）同學(xué)甲選取一條紙帶如圖所示，在點(diǎn)跡較清晰的部分選取某點(diǎn)O作為起始點(diǎn)，圖中A、B、C、D為紙帶上選取的四個(gè)連續(xù)點(diǎn)。根據(jù)vC＝計(jì)算出C點(diǎn)的速度，然后利用mgh＝mv驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，這樣處理存在的錯(cuò)誤是___________________________。 （2）同學(xué)乙利用同學(xué)甲的紙帶測量出：OB＝15.55 cm，OC＝19.20 cm，OD＝23.23 cm。根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算重物和紙帶下落的加速度a＝________m/s2，進(jìn)一步計(jì)算重物和紙帶下落過程中所受的阻力Ff＝________N。 （3）同學(xué)丙通過實(shí)驗(yàn)得到一條紙帶，測量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下第一個(gè)點(diǎn)的

12、距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的速度v，以h為橫軸，以v2為縱軸畫出了如圖所示的圖線，圖線未過原點(diǎn)O。試分析同學(xué)丙在實(shí)驗(yàn)操作過程中可能出現(xiàn)的問題是_____________________。 【答案】（1）O點(diǎn)不是打出來的第一個(gè)點(diǎn)，速度不為零，動(dòng)能不為零?。?）9.5　0.09?。?）該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放了紙帶，然后再合上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān) 【解析】（1）O點(diǎn)不是打出來的第一個(gè)點(diǎn)，速度不為零，動(dòng)能不為零．所以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為：mgh＝mv－mv （2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小， 得：a＝[（0.2323－0.1920）－（0.1920－0.

13、1555）[/0.022＝9.5 m/s2 由牛頓第二定律得mg－Ff＝ma 解得阻力Ff＝0.09 N。 （3）圖線不過原點(diǎn)，說明開始時(shí)，重物已經(jīng)具有了動(dòng)能，因此該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放了紙帶，然后再合上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān)。 6．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，某研究小組采用了如圖7甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)的主要步驟是：在一根不可伸長的細(xì)線一端系一金屬小球，另一端固定于O點(diǎn)，記下小球靜止時(shí)球心的位置A，在A處放置一個(gè)光電門，現(xiàn)將小球拉至球心距A高度為h處由靜止釋放，記下小球通過光電門時(shí)的擋光時(shí)間Δt。 （1）如圖乙，用游標(biāo)卡尺測得小球的直徑d＝________cm； （2）該同學(xué)測出

14、一組數(shù)據(jù)如下：高度h＝0.21 m，擋光時(shí)間Δt＝0.005 2 s，設(shè)小球質(zhì)量為m＝100 g，g＝9.8 m/s2。計(jì)算小球重力勢能的減少量ΔEp＝________J，動(dòng)能的增加量ΔEk＝________J，得出的結(jié)論是：____________________________________________________________， 分析誤差產(chǎn)生的原因是______________________________________________________。 （結(jié)果均保留三位有效數(shù)字） 【答案】（1）1.04　（2）0.206　0.200　在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，小球機(jī)械

15、能守恒　克服空氣阻力做功 【解析】（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為10 mm＋.14 mm＝10.4 mm＝1.04 cm。 （2）小球重力勢能的減少量ΔEp＝mgh＝0.19.80.21 J≈0.206 J。 小球通過最低點(diǎn)的速度v＝＝ m/s＝2 m/s 則動(dòng)能的增加量ΔEk＝mv2＝0.122 J＝0.200 J 可以看出，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，小球機(jī)械能守恒。誤差產(chǎn)生的原因是克服空氣阻力做功。 7．用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。如圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一

16、條紙帶：0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），所用電源的頻率為50 Hz，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。已知m1＝50 g、m2＝150 g，則：（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字） （1）在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v5＝______m/s； （2）在打下第0點(diǎn)到打下第5點(diǎn)的過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量ΔEk＝________ J，系統(tǒng)重力勢能的減少量ΔEp＝______J；（取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝10 m/s2） （3）若某同學(xué)作出v2－h(huán)圖象如圖所示，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________m/s2。 【答案】（1）2.4?。?）0.58　0.60?。?）9.7 【解析】

17、（1）v5＝m/s＝2.4 m/s （2）ΔEk＝（m1＋m2）v－0≈0.58 J ΔEp＝m2gh5－m1gh5＝0.60 J （3）由（m2－m1）gh＝（m1＋m2）v2知＝ 即圖線的斜率k＝＝ 解得g＝9.7 m/s2 8．利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示。 （1）實(shí)驗(yàn)步驟： A．將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，將導(dǎo)軌調(diào)至水平。 B．用游標(biāo)卡尺測出擋光條的寬度為l＝60.0 mm。 C．由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離x＝________cm。 D．將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止時(shí)釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光

18、條已通過光電門2。 E．從數(shù)字計(jì)時(shí)器（圖中未畫出）上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時(shí)間Δt1和Δt2。 F．用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。 用表示直接測量的字母寫出下列物理量的表達(dá)式。 （2）在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少ΔEp＝________（重力加速度為g）。 （3）如果ΔEp＝________，則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 【答案】（1）6.00?。?）mgx　（3）（M＋m） 【解析】（1）C 兩光電門中心之間的距離x＝83.0 mm－23.0 mm＝60.0 mm＝6.00 cm。 （2）系統(tǒng)勢

19、能的減少ΔEp＝mgx。 （3）經(jīng)過兩個(gè)光電門的速度分別為：v1＝，v2＝，動(dòng)能的變化量為：ΔEk＝（M＋m）（－），故如果ΔEp＝ΔEk＝（M＋m），則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 9．某同學(xué)根據(jù)機(jī)械能守恒定律，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關(guān)系。 ①如圖（a）所示，將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加砝碼，測量相應(yīng)的彈簧長度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝________ N/m。（g取9.8 m/s2） 　　 砝碼質(zhì)量/g 50 100 150 彈簧長度/cm 8.62 7.63 6.66 ②取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，

20、如圖（b）所示，調(diào)整導(dǎo)軌使滑塊自由滑動(dòng)時(shí)，通過兩個(gè)光電門的速度大小________。 ③用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v，釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為________。 ④重復(fù)③中的操作，得到v與x的關(guān)系如圖（c），由圖可知，v與x成________關(guān)系．由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的________成正比。 【答案】①50?、谙嗟取、刍瑝K的動(dòng)能　④正比　壓縮量x的二次方 【解析】①加50 g砝碼時(shí)，彈簧彈力F1＝mg＝k1（l0－l1），加100 g砝碼時(shí)F2＝2mg＝k1（l0－l2），ΔF＝F2－F1＝k1（l1

21、－l2），則k1≈49.5 N/m，同理由加100 g砝碼和加150 g砝碼的情況可求得k2≈50.5 N/m，則勁度系數(shù)k＝＝50 N/m。 ②使滑塊通過兩個(gè)光電門時(shí)的速度大小相等，就可以認(rèn)為滑塊離開彈簧后做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 ③彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能。 ④圖線是過原點(diǎn)的直線，所以v與x成正比，整個(gè)過程彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，即E彈＝Ek＝mv2，彈性勢能與速度的二次方成正比，則彈性勢能與彈簧壓縮量x的二次方成正比。 10．用圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)前調(diào)整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束。實(shí)驗(yàn)中通過斷開電磁鐵開關(guān)使小球從A點(diǎn)下落，經(jīng)過光電門B，記錄擋光時(shí)間Δt，

22、測出小球在AB間下落的距離h。豎直平移光電門B，重復(fù)上述步驟，測得多組h及相應(yīng)的Δt，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。 （1）實(shí)驗(yàn)中還需測量的物理量是________。 （2）小球通過光電門速度的表達(dá)式為v＝________。（用已知物理量和測量的物理量表示） （3）根據(jù)測量數(shù)據(jù)描繪－h(huán)圖象，能否僅依據(jù)圖象是過原點(diǎn)的直線就得出機(jī)械能守恒的結(jié)論？________，理由是__________________。 【答案】（1）小球的直徑d（2）（3）不能 還需要知道斜率是否近似等于 【解析】（1）為了測量小球通過B點(diǎn)的速度，還需要知道小球的直徑d； （2）時(shí)間較短，位移較小，可以認(rèn)為平均

23、速度近似等于瞬時(shí)速度，v＝； （3）機(jī)械能是否守恒，需要判斷mgh與m（）2是否近似相等，即是否滿足：＝h，只過原點(diǎn)不能說明機(jī)械能守恒，還需要知道斜率是否近似等于。 11．某物理研究小組利用圖甲裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，在鐵架臺上安裝有一電磁鐵（固定不動(dòng)）和一光電門（可上下移動(dòng)），電磁鐵通電后將鋼球吸住，然后斷電，鋼球自由下落，并通過光電門，計(jì)時(shí)裝置可測出鋼球通過光電門的時(shí)間。 （1）用10分度的游標(biāo)卡尺測量鋼球的直徑，示數(shù)如圖乙所示，可知鋼球的直徑d＝________cm。 （2）多次改變光電門的位置，測量出光電門到電磁鐵下端O的距離為h（h?d），并計(jì)算出小球經(jīng)過光電門時(shí)的速度v

24、，若畫出v2－h(huán)的圖象是線性圖線，則本實(shí)驗(yàn)最可能得到的線性圖是__________。 　 （3）鋼球通過光電門的平均速度______（選填“大于”或“小于”）鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度，由此產(chǎn)生的誤差_______（選填“能”或“不能”）通過增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)減小。 【答案】（1）0.96 cm（2）A（3）小于 不能 【解析】（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：0.9 cm，游標(biāo)尺上第6個(gè)刻度和主尺上某一刻度對齊，游標(biāo)讀數(shù)為0。16 mm＝0.6 mm，所以最終讀數(shù)為：0.96 cm。 （2）利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時(shí)速度，故：v＝，根據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式有：mgh＝mv2，那么

25、關(guān)于v2－h(huán)的圖象應(yīng)該是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 （3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得鋼球通過光電門的平均速度等于這個(gè)過程中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，所以鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度，由此產(chǎn)生的誤差不能通過增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)減小。 12．用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。 （1）按照圖示的裝置安裝器件時(shí)，應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的________（填“直流”或“交流”）輸出端上。 （2）開始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候，兩個(gè)操作步驟“接通電源”和“松開紙帶”的順序應(yīng)該是：先___________。 （3）某同學(xué)在使用質(zhì)量為m的重物來驗(yàn)證“機(jī)械

26、能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，在選定的紙帶上依次取計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示。紙帶上所打的點(diǎn)記錄了重物在不同時(shí)刻的位置，那么紙帶的________端（填“左”或“右”）與重物相連。 （4）某同學(xué)上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示重錘的動(dòng)能略大于重錘的勢能，則出現(xiàn)這一問題的原因可能是 A．重錘的質(zhì)量測量錯(cuò)誤 B．該同學(xué)自編了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) C．交流電源的頻率不等于50Hz D．重錘下落時(shí)受到的阻力過大 【答案】（1）交流（2）先接通電源再松開紙帶（3）左（4）D 【解析】（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需接交流電源。 （2）開始打點(diǎn)時(shí)應(yīng)先接通電源再松開紙帶。 （3）由紙帶可看出左端與重物相連。 （4）由于存在摩擦阻力重錘的勢能應(yīng)略大

27、于動(dòng)能，不可能存在動(dòng)能大于勢能的情況。 13．利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示： （1）實(shí)驗(yàn)步驟： ①將氣墊導(dǎo)軌放在水平面上，桌面高度不低于1m，將導(dǎo)軌調(diào)至水平； ②用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度為l＝9.30mm。 ③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離s＝________cm。 ④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動(dòng)時(shí)，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已能過光電門2； ⑤從數(shù)字計(jì)時(shí)器（圖中未畫出）上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時(shí)間Δt1和Δt2； ⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m。 （2）用表示直接測量

28、量的字母寫出下列所示物理量的表達(dá)式； ①滑塊通過光電門1和光電門2的瞬時(shí)速度分別為v1＝________和v2＝________。 ②當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時(shí)，系統(tǒng)（包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼）的總動(dòng)能分別為Ek1＝________和Ek2＝________。 ③在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp＝________（重力加速度為g）。 （3）如果ΔEp＝________，則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 【答案】（1）60.00cm（2）①，②（M＋m）（）2；（M＋m）（）2 ③mgs（3）Ek2－Ek1 【解析】（1）距離s＝80.30cm－

29、20.30cm＝60.00cm。 （2）①由于擋光條寬度很小，因此可以將擋光條通過光電門時(shí)的平均速度當(dāng)成瞬時(shí)速度，擋光條的寬度l可用游標(biāo)卡尺測量，擋光時(shí)間Δt可從數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出。因此，滑塊通過光電門1和光電門2的瞬時(shí)速度分別為v1＝，v2＝。 ②當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時(shí)，系統(tǒng)的總動(dòng)能分別為Ek1＝（M＋m）v＝（M＋m）（）2； Ek2＝（M＋m）v＝（M＋m）（）2。 ③在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp＝mgs。 （3）如果在誤差允許的范圍內(nèi)ΔEp＝Ek2－Ek1，則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 14．“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖所

30、示的甲或乙方案來進(jìn)行。 （1）比較這兩種方案，_____（選填“甲”或“乙”）方案好些。 （2）下圖是某種方案得到的一條紙帶，測得每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離如圖所示，已知每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝0.1s，物體運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________m/s2；該紙帶是采用________（選項(xiàng)“甲”或“乙”）實(shí)驗(yàn)方案得到的。 （3）下圖是采用甲方案時(shí)得到的一條紙帶，在計(jì)算圖中N點(diǎn)速度時(shí)，幾位同學(xué)分別用下列不同的方法進(jìn)行，其中正確的是 A．vN＝gnT　　　 B．vN＝ C．vN＝ D．vN＝g（n－1）T 【答案】（1）甲（2）4.83m/s2 乙

31、（3）BC 【解析】（1）比較甲、乙兩種方案，乙方案中產(chǎn)生的阻力對實(shí)驗(yàn)的影響大于甲方案，因此應(yīng)選的方案是甲。 （2）由題意得：a＝＝4.83m/s2，所以該紙帶是采用乙實(shí)驗(yàn)方案得到的。 （3）計(jì)算N點(diǎn)速度應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，經(jīng)測量計(jì)算得出，所以應(yīng)選B、C。 15．用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中： （1）運(yùn)用公式＝mgh對實(shí)驗(yàn)條件的要求是_____，為此，所選擇的紙帶第1、2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近________。 （2）若實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量m＝1kg。打點(diǎn)紙帶如圖所示，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，則記錄B點(diǎn)時(shí)，重物速度vB＝________m/s，重物動(dòng)能Ek＝_______

32、_________J，從開始下落起至B點(diǎn)時(shí)的重物的重力勢能減少量是________J，由此可得出的結(jié)論是________。（g取9.8m/s2，本小題數(shù)據(jù)保留三位有效數(shù)字） （3）根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，則以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖象應(yīng)是下圖中的_____。 【答案】（1）打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的初速度為零 2mm（2）0.590m/s 0.174J 0.175J 機(jī)械能守恒（3）C 【解析】（1）對實(shí)驗(yàn)條件的要求是打第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物的初速度為零。 物體自由下落時(shí)，在0.02s內(nèi)的位移應(yīng)為h＝gT2＝9.8（0.02）2m≈2mm （2）vB＝

33、＝m/s＝0.590m/s。此時(shí)重物的動(dòng)能為Ek＝1（0.59）2J≈0.174J。 重物的重力勢能減少量為ΔEp＝mgh＝19.817.610－3J≈0.175J。故機(jī)械能守恒。 （3）由機(jī)械能守恒定律可知，mgh＝mv2，即驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律成立，只需驗(yàn)證v2＝gh即可。如以縱坐標(biāo)為、橫坐標(biāo)為h，則圖象應(yīng)為過原點(diǎn)，且斜率為g的直線，故C圖正確。 16．某同學(xué)利用“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。 （1）關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是________。 A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接直流電源 B．應(yīng)先釋放紙帶，后接通電源打點(diǎn) C．需使用秒表測出重物下落的時(shí)間

34、D．測出紙帶上兩點(diǎn)跡間的距離，可知重物相應(yīng)的下落高度 （2）該同學(xué)通過打點(diǎn)后得到一條紙帶如圖所示，O點(diǎn)為重物自由下落時(shí)紙帶打點(diǎn)的起點(diǎn)，另選取連續(xù)的三個(gè)點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C，各計(jì)數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)的距離分別為s1、s2、s3，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為T，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，重物質(zhì)量為m，從開始下落到打下B點(diǎn)的過程中，重物動(dòng)能的增量表達(dá)式ΔEk＝______________，重物重力勢能減少量表達(dá)式ΔEp＝____________。（用題中字母表示） （3）經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)重物動(dòng)能增加量略小于重力勢能減少量，其主要原因是________。 A．重物的質(zhì)量過大 B．重物的體積過小 C．重物及紙帶在下落時(shí)

35、受到阻力 D．電源的電壓偏低 （4）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差請?zhí)岢鲆粭l合理性建議：_________________________________________。 【答案】（1）D　 （2）　 mgs2　 （3）C　 （4）選用密度大的材料做重物或使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔的連線豎直 【解析】（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源，故A錯(cuò)誤。開始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后再釋放重物，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差，故B錯(cuò)誤。我們可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算時(shí)間，不需要秒表，故C錯(cuò)誤。測出紙

36、帶上兩點(diǎn)跡間的距離，可知重物相應(yīng)的下落高度，故D正確。 （2）打B點(diǎn)時(shí)重物的速度vB＝， 故重物動(dòng)能的增量表達(dá)式ΔEk＝mvB2－0＝， 重物重力勢能減少量表達(dá)式ΔEp＝mgs2。 （3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重物增加的動(dòng)能略小于減少的重力勢能，其主要原因是重物下落時(shí)受到阻力作用，使得部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故選C。 （4）為減少實(shí)驗(yàn)誤差，可選用密度大的材料做重物或使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔的連線豎直。 17．在利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，電源的頻率為50 Hz，依次打出的點(diǎn)為0、1、2、3、4、…、n。則： （1）如用第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的紙帶來驗(yàn)證，必須直接測量的物理量為

37、________、________、________，必須計(jì)算出的物理量為________、________，驗(yàn)證的表達(dá)式為___________________。 （2）下列實(shí)驗(yàn)步驟操作合理的排列順序是__________（填寫步驟前面的字母）。 A．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直安裝在鐵架臺上 B．接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落 C．取下紙帶，更換新紙帶（或?qū)⒓垘ХD(zhuǎn)）重新做實(shí)驗(yàn) D．將重物固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手提著紙帶 E．選擇一條紙帶，用刻度尺測出物體下落的高度h1、h2、h3、…h(huán)n， 計(jì)算出對應(yīng)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3、…vn F．分別算出mv和mg

38、hn，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)看是否相等 【答案】（1）第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的距離h26 第1點(diǎn)到第3點(diǎn)之間的距離h13 第5點(diǎn)到第7點(diǎn)之間的距離h57 第2點(diǎn)的瞬時(shí)速度v2 第6點(diǎn)的瞬時(shí)速度v6 mgh26＝mv－mv （2）ADBCEF 【解析】（1）要驗(yàn)證從第2點(diǎn)到第6點(diǎn)之間的紙帶對應(yīng)重物運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能守恒，應(yīng)測出第2點(diǎn)到第6點(diǎn)的距離h26，要計(jì)算第2點(diǎn)和第6點(diǎn)的瞬時(shí)速度v2和v6，必須測出第1點(diǎn)到第3點(diǎn)之間的距離h13和第5點(diǎn)到第7點(diǎn)之間的距離h57，機(jī)械能守恒的表達(dá)式為mgh26＝mv－mv。 （2）實(shí)驗(yàn)操作順序?yàn)锳DBCEF。 18．某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)

39、裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”．將氣墊導(dǎo)軌固定在水平桌面上，調(diào)節(jié)旋鈕使其水平。在氣墊導(dǎo)軌的左端固定一光滑的定滑輪，在B處固定一光電門，測出滑塊及遮光條的總質(zhì)量為M，將質(zhì)量為m的鉤碼通過細(xì)線與滑塊連接．打開氣源，滑塊從A處由靜止釋放，寬度為b的遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間為t，取擋光時(shí)間t內(nèi)的平均速度作為滑塊經(jīng)過B處的速度，A、B之間的距離為d，重力加速度為g. （1）調(diào)整光電門的位置，使得滑塊通過B點(diǎn)時(shí)鉤碼沒有落地?；瑝K由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，系統(tǒng)動(dòng)能增加量ΔEk為________，系統(tǒng)重力勢能減少量ΔEp為________。（以上結(jié)果均用題中所給字母表示） （2）若實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)ΔEk總是

40、略大于ΔEp，可能的原因是________。 A．存在空氣阻力 B．滑塊沒有到達(dá)B點(diǎn)時(shí)鉤碼已經(jīng)落地 C．測出滑塊左端與光電門B之間的距離作為d D．測出滑塊右端與光電門B之間的距離作為d 【答案】見解析 【解析】（1）滑塊通過光電門B速度為：vB＝；滑塊從A處到達(dá)B處時(shí)m和M組成的系統(tǒng)動(dòng)能增加量為：ΔEk＝（M＋m）（）2＝； 系統(tǒng)的重力勢能減少量可表示為：ΔEp＝mgd。 （2）若存在空氣阻力，則有ΔEk總是略小于ΔEp，故A錯(cuò)誤；滑塊沒有到達(dá)B點(diǎn)時(shí)鉤碼已經(jīng)落地，拉力對滑塊做的功會(huì)減小，ΔEk應(yīng)小于ΔEp，故B錯(cuò)誤；將滑塊左端與光電門B之間的距離作為d，鉤碼下落的高度算少了，

41、ΔEk將大于ΔEp，故C正確；將滑塊右端與光電門B之間的距離作為d，鉤碼下落的高度算多了，ΔEk將小于ΔEp，故D錯(cuò)誤。 19．某同學(xué)用如圖7所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．一根細(xì)線系住鋼球，懸掛在鐵架臺上，鋼球靜止于A點(diǎn)，光電門固定在A的正下方，在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條。將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間t可由計(jì)時(shí)器測出，取v＝作為鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度。記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t，計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間的勢能變化大小ΔEp與動(dòng)能變化大小ΔEk，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。 （1）用ΔEp＝mgh計(jì)算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球

42、下落高度h應(yīng)測量釋放時(shí)的鋼球球心到________之間的豎直距離。 A．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的頂端 B．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心 C．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的底端 （2）用ΔEk＝mv2計(jì)算鋼球動(dòng)能變化的大小，用刻度尺測量遮光條寬度，示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為________cm。某次測量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.010 0 s，則鋼球的速度為v＝________m/s。 （3）下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果： ΔEp（10－2 J） 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔEk（10－2 J） 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與Δ

43、Ek之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的．你是否同意他的觀點(diǎn)？請說明理由。 （4）請你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議。 【答案】（1）B?。?）1.50　1.50?。?）不同意　理由見解析（4）見解析 【解析】（1）鋼球下落高度h，應(yīng)測量釋放時(shí)鋼球球心到鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心之間的豎直距離，故選B。 （2）遮光條的寬度d＝1.50 cm，鋼球的速度v＝＝1.50 m/s （3）不同意，因?yàn)榭諝庾枇?huì)造成ΔEk小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp。 （4）分別測出光電門和球心到懸點(diǎn)的長度L和l，計(jì)算ΔEk時(shí)，將v折算成鋼球的速度v′＝v。 20．用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定

44、律。實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6 V的交流電和直流電兩種。重物從高處由靜止開始下落，重物上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。下面是該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟： A．按照圖示的裝置安裝器件 B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上 C．用天平測出重物的質(zhì)量 D．先釋放懸掛紙帶的夾子，然后接通電源打出一條紙帶 E．測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離 F．根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重物下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動(dòng)能 （1）其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E是________。（將其選項(xiàng)對應(yīng)的字母填在橫線處） （2）在實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m＝1.0

45、kg的重物自由下落，帶動(dòng)紙帶打出一系列的點(diǎn)，如圖乙所示。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s，距離單位為cm。 ①紙帶的________（選填“O”或“C”）端與重物相連； ②某同學(xué)從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中，計(jì)算出重物的動(dòng)能增加量ΔEk＝____ J，重力勢能減少量ΔEp＝____ J（g取9.8 m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。 （3）另一名同學(xué)用vB2＝2ghOB計(jì)算出B的動(dòng)能，恰好與重力勢能減少量ΔEp相等，于是該同學(xué)得出結(jié)論“重物下落過程中機(jī)械能守恒”，試問該同學(xué)的做法是否合理？_______________________。 【答案】（1）BCD?。?）①O?、?

46、.48　0.49　（3）不合理 【解析】（1）該實(shí)驗(yàn)中，先按題圖進(jìn)行準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出端上，不應(yīng)用直流輸出端，故B錯(cuò)誤。我們是比較mgh與mv2的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C沒有必要。先接通電源，后釋放懸掛紙帶的夾子，讓重物帶著紙帶自由下落；再研究紙帶，進(jìn)行重力勢能減少量和動(dòng)能增量的比較即可，故D錯(cuò)誤。 （2）①紙帶的O端與重物相連；②重物通過B點(diǎn)的速度vB＝ m/s＝0.98 m/s。 從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中重物的動(dòng)能增加量ΔEk＝1（0.98）2J≈0.48 J； 重力勢能減小量ΔEp＝mgh＝19.80.050 1 J≈0.49 J。

47、 （3）若用vB2＝2ghOB計(jì)算B的動(dòng)能，則mvB2＝mghOB，相當(dāng)于用機(jī)械能守恒定律來證明機(jī)械能守恒定律，該做法不合理。 21．“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，某實(shí)驗(yàn)小組正確完成了一系列實(shí)驗(yàn)操作后，得到了一條如圖乙所示的打點(diǎn)紙帶，選取紙帶上某個(gè)清晰的點(diǎn)標(biāo)為O，然后每兩個(gè)打點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)為1、2、3、4、5、6，用刻度尺量出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6與O點(diǎn)的距離分別是h1、h2、h3、h4、h5、h6。 （1）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，可求出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)刻對應(yīng)的速度v1、v2、v3、v4、v5、v6，其中v3的計(jì)算式為v3＝________。 （2）若重

48、物的質(zhì)量是m，取打點(diǎn)O時(shí)刻重物位置為重力勢能的零勢能點(diǎn)，分別算出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)刻對應(yīng)重物的勢能Epi和動(dòng)能Eki，計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)刻對應(yīng)重物的勢能Ep3＝________；接著在E－h(huán)坐標(biāo)系中描點(diǎn)作出如圖丙所示的Ek－h(huán)和Ep－h(huán)變化圖線；求得Ek－h(huán)圖線斜率是k1，Ep－h(huán)圖線斜率是k2，則k1、k2關(guān)系為________時(shí)機(jī)械能守恒。 （3）關(guān)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________。 A．實(shí)驗(yàn)中必須用天平測出重物的質(zhì)量m B．為了減小紙帶阻力和空氣阻力的影響，重物質(zhì)量應(yīng)該適當(dāng)大些 C．若實(shí)驗(yàn)紙帶上打出點(diǎn)被拉長為短線，應(yīng)適當(dāng)調(diào)高電源電壓或增大振針與紙帶間的距離 D．圖丙Ek－h(huán)圖

49、線中，計(jì)數(shù)點(diǎn)1對應(yīng)的描點(diǎn)偏差較大，可能是長度測量誤差相對較大引起的 （4）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)操作你還能提出哪些注意事項(xiàng)（至少1條）________________________________。 【答案】（1）　（2）－mgh3　k1＝－k2?。?）BD　 （4）重物從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放或調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔在同一豎直線上，減少紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦 【解析】（1）從題圖中可以看出“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)裝置采用的是重物的自由下落運(yùn)動(dòng)，可以認(rèn)為是勻變速運(yùn)動(dòng)，求某點(diǎn)的速度利用中間時(shí)刻的速度與某段時(shí)間內(nèi)的平均速度相同。即v3＝。 （2）打計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)刻在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0時(shí)刻的下方，所以Ep3

50、＝－mgh3。 重物下落機(jī)械能守恒，減少的重力勢能等于增加的動(dòng)能，所以k1＝－k2。 （3）根據(jù)機(jī)械能守恒有：mgh2－mgh1＝mv22－mv12，重物的質(zhì)量m在等式兩邊都消去了，故不需要用天平測出重物的質(zhì)量m，A錯(cuò)誤；為了減小紙帶阻力和空氣阻力的影響，重物的質(zhì)量應(yīng)該適當(dāng)大些，這樣可以減少誤差，B正確；若實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶上打出的點(diǎn)被拉長為短線，可能是因?yàn)殡娫措妷禾?，振針振幅太大造成的，也可能是振針到紙帶的距離太小，所以應(yīng)適當(dāng)調(diào)低電源電壓或增大振針與紙帶間的距離，C錯(cuò)誤；計(jì)數(shù)點(diǎn)1對應(yīng)的描點(diǎn)偏差較大，可能是長度測量誤差相對較大引起的，D正確。 （4）建議：重物應(yīng)從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放；或調(diào)節(jié)打

51、點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔在同一豎直線上，減少紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦。 22．“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，采用重物自由下落的方法： （1）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80 m/s2，所用重物的質(zhì)量為 200 g。實(shí)驗(yàn)中選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示，O為紙帶下落的起始點(diǎn)，A、B、C為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)。 計(jì)算B點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí)，甲同學(xué)用v＝2gxOB，乙同學(xué)用vB＝，其中所選方法正確的是_______（填“甲”或“乙”）同學(xué)；根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的增加量等于__________ J，重力勢能減少量等于______

52、__ J（計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）。 （2）實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)重物減少的勢能總是大于重物增加的動(dòng)能，造成這種現(xiàn)象的主要原因是___________。 【答案】（1）乙　0.369　0.376　（2）見解析 【解析】（1）重物由靜止開始自由下落過程中受到空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力作用，不是自由落體運(yùn)動(dòng)，v＝2gxOB，是自由落體運(yùn)動(dòng)的公式，故甲同學(xué)錯(cuò)誤。 打B點(diǎn)重物速度v＝＝ m/s＝1.92 m/s 重物動(dòng)能的增加量ΔEk＝mv2＝0.50.2001.922 J≈0.369 J 重物重力勢能的減少量 ΔEp＝mgh＝0.2009.800.192 0 J≈0.376 J

53、（2）克服空氣對重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對紙帶的阻力做功。 23．如圖所示，用光電門等器材驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。直徑為d、質(zhì)量為m的金屬小球由A處靜止釋放，下落過程中經(jīng)過A處正下方的B處，其中B處固定有光電門，測得A、B間的距離為H（H?d），光電門測出小球通過光電門的時(shí)間為t，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，則 （1）小球通過光電門B時(shí)的速度表達(dá)式________。 （2）多次改變高度H，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，描點(diǎn)作出隨H的變化圖像，若作出的圖線為通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，且斜率為________，可判斷小球下落過程中機(jī)械能守恒。 （3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增加量ΔEk總是小于重力勢能減少量ΔEp，增加下落高度后，則（ΔE

54、p－ΔEk）將________（選填“增大”“減小”或“不變”）。 （4）小明用AB段的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，他用vB＝計(jì)算與B點(diǎn)對應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度，得到動(dòng)能的增加量，你認(rèn)為這種做法正確還是錯(cuò)誤？ 答：________。理由是_______________________________。 【答案】（1）v＝（2） （3）增加（4）錯(cuò)誤　此做法已默認(rèn)機(jī)械能守恒（只要意思正確即可） 【解析】（1）小球通過光電門B時(shí)的速度v＝。 （2）若減小重力勢能等于增加動(dòng)能時(shí)，可以認(rèn)為機(jī)械能守恒，則有：mgH＝mv2，即：2gH＝（）2， 解得：＝H，故H變化圖像的斜率k＝。 （3）由于該過

55、程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多；故增加下落高度后，（ΔEp－ΔEk）將增大。 （4）小明用AB段的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，他用vB＝計(jì)算與B點(diǎn)對應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度，得到動(dòng)能的增加量，這種做法是錯(cuò)誤的，此做法已默認(rèn)機(jī)械能守恒。 24．如圖是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。小圓柱由一根不可伸長的輕繩拴住，輕繩另一端固定。將輕繩拉直至水平后由靜止釋放。在最低點(diǎn)附近放置一組光電門，測出小圓柱運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的擋光時(shí)間Δt，再用游標(biāo)卡尺測出小圓柱的直徑d，重力加速度為g。則： （1）測出懸點(diǎn)到圓柱重心的距離l，若等式gl＝________成立，說明小圓柱下擺過程機(jī)械能守恒； （2

56、）若在懸點(diǎn)O安裝一個(gè)拉力傳感器，測出繩子上的拉力F，則驗(yàn)證小圓柱做圓周運(yùn)動(dòng)在最低點(diǎn)向心力的公式還需要測量的物理量是_________________（用文字和字母表示），若等式F＝_____________成立，則可驗(yàn)證小圓柱做圓周運(yùn)動(dòng)在最低點(diǎn)向心力的公式。 【答案】（1）　（2）小圓柱的質(zhì)量m　mg＋m 【解析】（1）根據(jù)機(jī)械能守恒定律應(yīng)有mgl＝mv2，其中v＝，解得gl＝（）2＝ （2）根據(jù)牛頓第二定律有F－mg＝＝m，解得F＝mg＋m，可見還需要測量小圓柱的質(zhì)量m，才能求出繩子的拉力。 25．某同學(xué)利用如圖所示裝置來研究機(jī)械能守恒問題，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。A、B是質(zhì)量均為m的小物塊

57、，C是質(zhì)量為M的重物，A、B間由豎直輕彈簧相連，A、C間由輕質(zhì)細(xì)繩相連。在物塊B下放置一壓力傳感器，重物C下放置一速度傳感器，壓力傳感器與速度傳感器相連．當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時(shí)，就觸發(fā)速度傳感器測定此時(shí)重物C的速度。整個(gè)實(shí)驗(yàn)中彈簧均處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)操作如下： 圖18 （1）開始時(shí)，系統(tǒng)在外力作用下保持靜止，細(xì)繩拉直但張力為零．現(xiàn)釋放C，使其向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)壓力傳感器示數(shù)為零時(shí)，觸發(fā)速度傳感器測出C的速度為v。 （2）在實(shí)驗(yàn)中保持A、B質(zhì)量不變，改變C的質(zhì)量M，多次重復(fù)第（1）步。 ①該實(shí)驗(yàn)中，M和m大小關(guān)系必需滿足M__________m（選填“小于”“等于”或“大

58、于”）。 ②為便于研究速度v與質(zhì)量M的關(guān)系，每次測重物的速度時(shí)，其已下降的高度應(yīng)________（選填“相同”或“不同”）。 ③根據(jù)所測數(shù)據(jù)，為得到線性關(guān)系圖線，應(yīng)作出________（選填“v2－M”“v2－”或“v2－”）圖線。 ④根據(jù)③問的圖線知，圖線在縱軸上截距為b，則彈簧的勁度系數(shù)為________（用題給的已知量表示）。 【答案】（2）①大于?、谙嗤、踲2－?、? 【解析】（2）①根據(jù)題意，確保壓力傳感器的示數(shù)為零，因此彈簧要從壓縮狀態(tài)到伸長狀態(tài)，那么C的質(zhì)量M要大于A的質(zhì)量m。 ②剛要釋放C時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，mg＝kΔx1 壓力傳感器示數(shù)剛好為零時(shí)，彈簧的拉力為

59、F＝mg＝kΔx2， 因此彈簧的形變量為Δx＝Δx1＋Δx2＝＋＝，不論C的質(zhì)量如何變化，要使壓力傳感器示數(shù)為零，則A上升高度Δx＝，C下降高度為Δx，故C下降高度相同。 ③選取A、C及彈簧為系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，則有：（M－m）g＝（M＋m）v2， 整理得，v2＝－＋， 為得到線性關(guān)系圖線，因此應(yīng)作出v2－圖線。 ④由上述表達(dá)式可知，＝b，解得k＝。 26．某同學(xué)根據(jù)機(jī)械能守恒定律，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關(guān)系。 （1）如圖甲所示，將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加砝碼，測量相應(yīng)的彈簧長度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝_______

60、_ N/m（g取9.80 m/s2）。 砝碼質(zhì)量/g 50 100 150 彈簧長度/cm 8.62 7.63 6.66 （2）取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖乙所示，調(diào)整導(dǎo)軌使滑塊自由滑動(dòng)時(shí)，通過兩個(gè)光電門的速度大小________。 （3）用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v。釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為________。 （4）重復(fù)（3）中的操作，得到v與x的關(guān)系如圖丙所示，由圖可知，v與x成________關(guān)系。由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的________成正比。 【答案】（1）

61、50?。?）相等　（3）滑塊的動(dòng)能?。?）正比　壓縮量的平方 【解析】（1）由胡克定律知ΔF＝kΔx 當(dāng)掛1個(gè)鉤碼時(shí)有k1＝＝ N/m≈49.5 N/m 當(dāng)掛第2個(gè)鉤碼時(shí)有k2＝＝ N/m≈50.5 N/m 則彈簧的勁度系數(shù)k＝＝50 N。 （2）要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平使滑塊自由滑動(dòng)時(shí)，通過兩個(gè)光電門的速度相等。 （3）根據(jù)機(jī)械能守恒定律，釋放滑塊后，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能。 （4）由題圖可知，v與x成正比，即v＝kx，則Ep＝Ek＝mv2＝mk2x2，因此彈簧的彈性勢能與彈簧的壓縮量的平方成正比。 27．某同學(xué)利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究：一輕質(zhì)彈簧放置在光滑

62、水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而不固連；彈簧處于原長時(shí)，小球恰好在桌面邊緣，如圖所示。向左推小球，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放；小球離開桌面后落到水平地面。通過測量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。 回答下列問題： （1）本實(shí)驗(yàn)中可認(rèn)為，彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球拋出時(shí)的動(dòng)能Ek相等。已知重力加速度大小為g。為求得Ek，至少需要測量下列物理量中的________（填正確答案標(biāo)號）。 A．小球的質(zhì)量m B．小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離s C．桌面到地面的高度h D．彈簧的壓縮量Δx E．彈簧原長l0 （2）用所選取的測量量和已知量表示Ek，得Ek＝__

63、______。 （3）圖中的直線是實(shí)驗(yàn)測量得到的s－Δx圖線。從理論上可推出，如果h不變。m增加，s－Δx圖線的斜率會(huì)________（填“增大”、“減小”或“不變”）；如果m不變，h增加，s－Δx圖線的斜率會(huì)________（填“增大”、“減小”或“不變”）。由圖中給出的直線關(guān)系和Ek的表達(dá)式可知，Ep與Δx的______次方成正比。 【答案】（1）ABC?。?）　（3）減小　增大　2 【解析】（1）利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，測量出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0。由s＝v0t，h＝gt2，聯(lián)立解得v0＝s。要測量小球速度，需要測量小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離s，桌面到地面的高度h；由Ek＝mv知，還

64、需要測量小球的質(zhì)量m，因彈簧勁度系數(shù)未知，D、E錯(cuò)誤，A、B、C正確。 （2）小球拋出時(shí)的動(dòng)能Ek＝mv＝。 （3）彈簧的彈性勢能Ep＝Ek＝mv＝，即s＝2，根據(jù)題目所給的直線關(guān)系可知，s與Δx成正比，而Ep與s2成正比，故Ep應(yīng)與Δx的2次方成正比，即s?2Δx，s－Δx圖線的斜率正比于 ，如果h不變，m增加，s－Δx圖線的斜率將會(huì)減??；如果m不變，h增加，則s－Δx 圖線的斜率會(huì)增大。 28．如圖所示裝置可用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。擺錘A栓在長L的輕繩一端，另一端固定在O點(diǎn)，在A上放一個(gè)小鐵片，現(xiàn)將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向成θ角時(shí)由靜止開始釋放擺錘，當(dāng)其到達(dá)最低位置時(shí)，受到豎直擋板

65、P阻擋而停止運(yùn)動(dòng)，之后鐵片將飛離擺錘而做平拋運(yùn)動(dòng)。 （1）為了驗(yàn)證擺錘在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒，必須求出擺錘在最低點(diǎn)的速度。為了求出這一速度，實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)該測量的物理量：___________________________________。 （2）根據(jù)測得的物理量表示擺錘在最低點(diǎn)的速度v＝________。 （3）根據(jù)已知的和測得的物理量，寫出擺錘在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒的關(guān)系式為________。 【答案】（1）鐵片遇到擋板后鐵片的水平位移x和豎直下落高度h?。?）x　（3）＝gL（1－cos θ） 【解析】（1）鐵片在最低點(diǎn)飛出時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)，平拋的初速度即為鐵片在最低點(diǎn)的速度，根據(jù)平拋運(yùn)

66、動(dòng)規(guī)律可知：x＝v0t，y＝gt2，因此要想求出平拋的初速度，應(yīng)該測量遇到擋板后鐵片的水平位移x和豎直下落高度h。 （2）根據(jù)鐵片做平拋運(yùn)動(dòng)有：x＝v0t ① h＝gt2 ② 聯(lián)立①②可解得：v＝x。 （3）下落到最低點(diǎn)過程中，鐵片重力勢能的減小量等于其重力做功，因此有： ΔEp＝mgh＝mgL（1－cos θ） 動(dòng)能的增量為：ΔEk＝mv 根據(jù)ΔEp＝ΔEk得機(jī)械能守恒的關(guān)系式為：＝gL（1－cos θ） 29．（1）某同學(xué)想利用圖甲所示裝置，驗(yàn)證滑塊與鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，該同學(xué)認(rèn)為只要將摩擦力平衡掉就可以了。你認(rèn)為該同學(xué)的想法______（選填“正確”或“不正確”），理由是：_____________________。 （2）另一同學(xué)用一傾斜的固定氣墊導(dǎo)軌來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。如圖乙所示，質(zhì)量為m1的滑塊（帶遮光條）放在A處，由跨過輕質(zhì)定滑輪的細(xì)繩與質(zhì)量為m2的鉤碼相連，導(dǎo)軌B處有一光電門，用L表示遮光條的寬度，x表示A、