绝密★启用前专题7.9实验：验证机械能守恒定律-学易试题君之K三关2017-2018学年高一物理人教版（必修2）试卷副标题考试范围：xxx
；考试时间：100分钟；命题人：xxx题号一二总分得分注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在
答题卡上第I卷（选择题）请点击修改第I卷的文字说明评卷人得分一、单选题1．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示．下列做法正确的
是A．选用较小密度材料制成的重锤B．先释放纸带，再接通电源C．将纸带沿竖直方向穿过限位孔D．选用直流电源给打点计时器供电2．在做“
验证机械能守恒定律”实验时，下列实验操作中正确合理的一项是A．先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源B．必须用秒表测出重锤下
落的时间C．先取下固定在重物上的打好点的纸带，再切断打点计时器的电源D．选取重物时，其质量适当大点，可以减小因阻力而产生的误差第I
I卷（非选择题）请点击修改第II卷的文字说明评卷人得分二、实验题3．在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m=1kg的重物自
由下落，在纸带上打出一系列的点（下图纸带上的所有点均为计时点，相邻计时点时间间隔为0.02s），那么：（1）实验中下列物理量中需
要直接测量的量有____，通过计算可得到的量有___（填字母序号）；A．重锤质量B．重力加速度C．重锤下落的高度D．与下落高
度相应的重锤的瞬时速度（2）纸带的___（填“P”或“C”，用字母表示）端与重物相连；（3）打点计时器打下计时点B时，物体的速度
vB=___m/s（保留到小数点后两位）；（4）从起点P到打下计时点B的过程中物体的重力势能减少量?Ep=___J，此过程中物体动
能的增加量?Ek=__J；（g取9.8m/s2保留到小数点后两位）（5）通过计算表明数值上ΔEp__ΔEk（填“大于”“小于”
或“等于”），这是因为____，实验的结论是：____________．4．在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选
得纸带如图．其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(
单位cm)．(1)这三个数据中不符合有效数字读数要求的是_____，应记作_______cm．(2)该同学用重锤在OB段的运动来
验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g=9.80m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度，则该段重锤重力势能的
减少量为_______，而动能的增加量为_______，(均保留3位有效数字，重锤质量用m表示)．这样验证的系统误差总是使重力势能
的减少量_______动能的增加量，原因________．5．在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：（1）打点计时器所接交
流电的频率为50Hz，甲、乙两条实验纸带如图所示，应选________纸带好．（2）若通过测量纸带上某两点间距离来计算某时刻的瞬
时速度，进而验证机械能守恒定律．现已测得2、4两点间距离为s1，0、3两点间距离为s2，打点周期为T，为了验证0、3两点间机械能守
恒，则s1、s2和T应满足的关系为________．6．如图甲所示，用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜
料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号
，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm
、90.0mm、106.0mm，已知电动机铭牌上标有“1440r/min”的字样，由此验证机械能守恒．根据以上内容，回答下
列问题：（1）毛笔画相邻两条线的时间间隔T=________s，图乙中的圆柱棒的________端是悬挂端（填“左”或“右”）．（
2）根据图乙所给的数据，可知毛笔画下记号C时，圆柱棒下落的速度vC=________m/s；画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD=_
_______m/s；记号C、D之间圆柱棒的动能的变化量为________J，重力势能的变化量为__________J（g=9.8
m/s2）．由此可得出的结论是________．（结果保留两位有效数字）7．如图所示是用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”
的实验．图甲为光电门的激光发射和接收装置．图乙中的滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平气垫导轨上，并通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连．
测得滑块（含遮光板）质量为M、钩码质量为m、遮光板宽度为d、当地的重力加速度为g。将滑块在图示位置释放后，光电计时器记录下遮光板先
后通过两个光电门的时间分别为、。(1)用游标卡尺测量遮光板宽度，测量结果如图丙所示，则读数为_________cm；(2)若实验中
测得两光电门中心之间的距离为L，本实验中验证机械能守恒的表达式为：_______（用题目中给定的字母表示）；(3)若测得的系统动能
增加量大于重力势能减少量，请分析可能的原因____。8．利用气垫导轨验证机械能守恒定律．实验装置示意图如图所示，实验步骤：A．将气
垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平．B．用游标卡尺测量挡光条的宽度dC．由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离
sD．将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2．E．从数字计时器（图1中未画出）
上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2．F．用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．
用表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式：（1）滑块通过光电门1和光电门2时的瞬时速度分别为v1=________和v2=
_______（2）在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔEp=______（重力加速度为g）．系统（包括滑块
，挡光条、托盘和砝码）动能的增加量ΔEk=_____（3）如果ΔEp=ΔEk，则可认为验证了机械能守恒定律．9．某课外小组利用竖直
上抛运动验证机械能守恒定律．（1）某同学利用游标卡尺测量小球的直径，读数如图甲所示，小球的直径d=_____cm．（2）如图乙所
示的弹射装置将小球竖直上抛，先后经过光电门A、B，计时装置测出通过A和B的时间分别为tA和tB，用刻度尺测出光电门A、B间距离h，
已知当地重力加速度大小为g，则只需要验证等量关系式___________成立，就可说明在误差允许范围内小球机械能守恒（用所测物理量
符号表示）．10．如图所示，气垫导轨上质量为M的滑块通过轻质细绳绕过轻质动滑轮与拉力传感器相连，动滑轮下悬挂质量为m的钩码，滑块上
遮光条宽度为d．实验时，滑块由静止释放，测得遮光条通过光电门的时间为Δt，拉力传感器的读数为F．（1）用游标卡尺测量遮光条宽度，其
读数为_____cm；（2）某同学在“探究绳子拉力对滑块做功与滑块动能变化的关系”实验时，记录滑块的初位置与光电门的距离L及挡光
条通过光电门的时间Δt，测得多组L和Δt值．应用图象法处理数据时，为了获得线性图象应作_______图象（选填“”、“”或“”）
，该图象的斜率k=______；（3）该同学通过实验发现：绳子拉力F做的功总大于滑块动能的变化量．若实验数据测量准确，出现该情况的
可能原因是______．A．钩码质量m未远小于滑块质量MB．滑块运动过程中克服阻力做功C．气垫导轨没有调节水平D．没有考虑动滑轮的
质量（4）若用上述装置研究系统（含滑块、钩码）机械能守恒，设滑块由静止开始的释放点与光电门的距离为L、挡光条通过光电门的时间为Δt
，则满足关系式_______（用已知量符号表示）时，运动过程中系统机械能守恒．11．某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律
．实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为6V的交流电和直流电，交流电的频率为重锤从高处由静止开始下落，重锤拖着的纸带上打出一
系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律．他进行了下面几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器件；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．其中没有必要进行的步骤是______，操作不当的步骤是______．
这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示．其中0点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点．根据
纸带上的测量数据，当打B点时重锤的速度为______．保留3位有效数字他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以为纵轴、
以h为横轴画出的图象，应是图丙中的______．12．用如图甲所示，实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒，m2从高处由静止开
始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下
的第一个点，每相邻两个计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示。已知、，则：（g取10m/s2，结果保留两位有效
数字）(1)在纸带上打下计数点5时的速度__________m/s；(2)在打点0~5过程中系统动能的增加量_____J，系统势能
的减少量_____J，由此得出的结论是：________；(3)若某同学作出的－h图象如图丙所示，则当地的实际重力加速度_____
_m/s2。13．某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方
案为用小车在斜面上下滑进行实验．(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案你认为该小组
选择的方案是___，理由是______________________________________．(2)若该小组采用图甲的装
置打出了一条纸带如图所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，请根据纸带计算出B点的速度大小为________m/s．(结果保留
三位有效数字)(3)该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，做出v2－h图线如图所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g＝____
____m/s2．(结果保留两位有效数字)14．如图所示“用DIS研究机械能守恒定律”实验装置．下列步骤正确的是_________
_A．让摆锤自然下垂，调整标尺盘，使其竖直线与摆锤线平行B．将摆锤置于释放器内，释放杆进行伸缩调整，使摆锤的系线松弛一点便于摆锤释
放C．调整光电门的位置，使光电门的接收孔与测量点位于同一水平面内D．将释放器先后置于A、B、C点，将光电门置于标尺盘的D点，分别测
量释放器内的摆锤由A、B、C三点静止释放摆到D点的势能和动能15．用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源
，输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点迹进行
测量，即可验证机械能守恒定律，已知重力加速度为g。(1)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件B．将打点计时
器接到电源的直流输出端上C．用天平测量出重锤的质量D．先释放悬挂纸带的夹子，然后接通电源开关打出一条纸带E.测量打出的纸带上某些点
之间的距离F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能在误差范围内是否等于增加的动能其中没有必要或操作不恰当的步骤是____
（填写选项对应的字母）。(2)如图所示是实验中得到一条纸带，将起始点记为O，并在离O点较远的任意点依次选取6个连续的点，分别记为A
、B、C、D、E、F，量出各点与O点的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5、h6，使用交流电的周期为T，设重锤质量为m，则在打E
点时重锤的动能为____，在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量为_____。(3)在本实验中发现，重锤减少的重力势能总是__
（填“大于”或“小于”）重锤增加的动能，主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，为了测定阻力大小，可算出(2)问中纸带各点对应
的速度，分别记为v1至v6。并作vn2—hn图像，如图所示，直线斜率为k，则可测出阻力大小为___。16．某同学利用图示装置，验证
以下两个规律：①两物块通过不可伸长的细绳相连接，沿绳方向分速度大小相等；②系统机械能守恒。P、Q、R是三个完全相同的物块，P、Q
用细绳连接，放在水平气垫导轨上。物块R与轻质滑轮连接，放在细绳正中间，三个光电门分别放置于a、b、c处，调整三个光电门的位置，能实
现同时遮光。最初细线水平，现将三个物块由静止释放。（忽略R上的挡光片到轻质滑轮间的距离）（1）为了能完成实验目的，除了记录P、Q、
R三个遮光片的遮光时间t1、t2、t3外，还必需测量的物理量有__________；A．P、Q、R的质量MB．两个定滑轮间的距
离dC．R的遮光片到c的距离HD．遮光片的宽度x（2）根据装置可以分析出P、Q的速度大小相等，则验证表达式为_________
______；（3）若要验证物块R沿绳方向分速度与物块P速度大小相等，则验证表达式为_______________；（4）若已知当
地重力加速度g，则验证系统机械能守恒的表达式为_________________________。17．在“验证机械能守恒定律”的
实验中，小倪同学利用传感器设计实验：如图甲所示，将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时
器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次重复实验．(1)用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直
径d?=____________mm；(2)在处理数据时，计算小球下落h高度时速度v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，小菲同学不知道应该画哪一个图象比较好，你认为呢？______________A．h
-t图象B．图象C．图象D．图象(4)经正确的实验操作，小娟同学发现小球动能增加量总是稍小于重力势能减少量mgh，你认为增加
释放高度h后，两者的差值会__________（填“增大”、“缩小”或“不变”）．18．某同学在做验证机械能守恒定律实验时，不慎将
一条挑选出的纸带的一部分损坏，损坏的是前端部分．剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图中，单位是cm．已知打点计时器工作频率
为50Hz，重物的质量为1kg，重力加速度g取9.8m/s2．（1）重物在点2的速度v2=________m/s，在点5的
速度v5=________m/s，此过程中动能的增加量=________J，重力势能的减少量=________J．（此小题的结果
均保留三位有效数字）（2）比较得____（选填“＞”“＜”或“=”），原因是______________．由以上可得出实验结论__
__________．（3）根据实验判断下列图象正确的是________（其中表示物体动能的变化，表示物体下落的高度）19．如图甲
，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以验证机械能守恒定律．某同学设计了图乙装置来完成同样的
实验．（1）下列关于图乙装置的说法中,能减小实验误差的是______.A．用夹子夹住纸带上端避免手提纸带因抖动而造成摩擦的增大B．
用复夹和铁架台台面固定住打点计时器能使装置更加稳定C．选用重锤连接纸带要比用夹子和重物连接纸带下落时阻力小D．用图乙方式可以节省纸
带，让点迹更为密集（2）图丙是某次实验所得到的一条点迹较为清晰的纸带的一段,经过测量计算后,某同学画出了如图丁所示的E?h图线,则
他所画图线选取的零势能点为图丙中打点计时器打下______(选填“1点”或“11点”)时物体所在的位置，图丁中表示动能随高度变化的
曲线为______选填“图线A”或“图线B”)，（3）图丁中的h1=58.5mm和h2=390.0mm两处机械能E1与E2大小关系
为E1______E2(选填“大于”、“等于”或“小于”).20．在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，用到的传感器是____
__传感器．若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏_________（选填：“大”或“小”）．21．某同学用图（a
）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz，打出纸带的一
部分如图（b）所示．该同学在实验中没有记录交流电的频率，需要用实验数据和其他条件进行推算．（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落
，利用和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为_________，打出C点时重物下落的速度大
小为________，重物下落的加速度的大小为________.（2）已测得=8.89cm，=9.5.cm，=10.10cm；当重
力加速度大小为9.80m/，试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%．由此推算出为________Hz．22．利用如图1所示
图装置做“验证机械能守恒定律”实验．(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必
须使用的两种器材是______A．交流电源B．刻度尺C．天平（含砝码）(2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图2所示的一
条纸带．在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC．已知当地重力加速度为g，打点计时器
打点的周期为T．设重物的质量为m．从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量△Ep=______，动能变化量△Ek=_____
_(3)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是______A．利用公式v=gt计算重物速度B．利用公式
v=计算重物速度C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D．没有采用多次实验取平均值的方法(4)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸
带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2-h图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直
线，则重物下落过程中机械能守恒．请你分析论证该同学的判断依据是否正确______（回答正确或不正确）23．某同学用如图所示的装置验
证机械能守恒定律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方．在钢球底部竖直地粘住一片宽带为d的遮光
条．将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度．记录钢球每次下落的高度h
和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小与动能变化大小，就能验证机械能是否守恒．（1）用计算钢球重力势能变化
的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到______之间的竖直距离．A．钢球在A点时的顶端B．钢球在A点时的球心C．
钢球在A点时的底端（2）用计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为____cm．某次测量中，计时器的
示数为0.0100s，则钢球的速度为v=____m/s．（3）下表为该同学的实验结果：他发现表中的与之间存在差异，认为这是由于空
气阻力造成的．你是否同意他的观点？请说明理由．____________（4）请你提出一条减小上述差异的改进建议_______．参考
答案1．C2．D3．CDP0.980.490.48大于重物受到的空气阻力及纸带与打点计时器的摩擦等原因使机械能减少
在误差允许的范围内重锤的重力势能减少等于动能的增加，机械能守恒．4．OC（或15.7）15.701.22m1.20m大于
因为有摩擦生热，减少的重力势能一部分转化为内能5．甲T2=6．左1.21.60.520.57在误差允许的范围
内机械能守恒7．1.015气垫导轨的左侧偏高8．(1)（2）mgs9．0.655cm10．0.355BC
11．CB1.84C12．2.40.580.60在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒9
.713．甲方案乙的小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒1.379.75(±0.1
0)14．AC15．BCDmgh5大于m（g－）16．BCDt1=t2gH=17．7.375（7.374~7.
376）D增大18．1.502.081.04（或1.03）1.06＜重物连同纸带在下落过程中要克服阻力做功在误差允许范围内机械能守恒C19．ABC11点图线B小于20．光电门；大21．4022．AB-mghBC不正确23．B1.501.50不同意，空气的阻力造成的，则要小于，所以误差不是空气的阻力造成的分别是小球的球心到悬点的距离和光电门到悬点的距离和L，在计算小球的动能时，使用的速度为：…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。试卷第1页，总3页答案第1页，总2页答案第1页，总2页试卷第1页，总3页 |
|
