4.6 验证机械能守恒定律 学科素养提升练（解析版） 一、选择题 1．在“验证机械能守恒定律”的实验中,供选择的重物有以下四个，应选择( ) A．质量为 100g 的钩码 B．质量为 10g 的砝码 C．质量为 200g 的木球 D．质量为 10g 的塑料球 2．在“探究用电火花打点计时器验证机械能守恒定律”实验中，需要下列器材中的是（ ） ①．天平 ②．纸带 A．①② ③．秒表 B．②③ ④．刻度尺 C．①③ D．②④ 3．《验证机械能守恒定律》的实验中，对自由下落的重物，下述选择的条件哪种更为 有利？（　　） A．只要有足够重就可以 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，使纸带随同运动时不致扭曲 4．如图是“验证机械能守恒定律”的装置，气垫导轨上安装了 1、2 两个光电门，滑块上 固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行。在调整气 垫导轨水平时，滑块不挂钩码和细线，接通气源后，给滑块一个初速度，使它从轨道 右端向左运动，发现滑块通过光电门 1 的时间大于通过光电门 2 的时间。为使气垫导 轨水平，可采取的措施是（　　） A．调节 P 使轨道左端升高一些 B．调节 P 使轨道左端降低一些 C．遮光条的宽度应适当大一些 D．滑块的质量增大一些 5．在“验证机械能守恒定律”的实验中，已备有：电火花计时器、纸带、刻度尺、带铁 夹的铁架台，还需要的器材是（ ） A．弹簧秤 B．天平 C．秒表 D．重锤 6．某同学用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律"实验。下列说法正确的是（　 　） A．打点计时器使用的是交流电源 B．完成该实验需要秒表 C．实验时应先释放纸带，再接通电源 D．实验时必需测量物体的质量 7．验证机械能守恒定律，下列操作错误的是（　　） A．安装打点计时器时将两限位孔调在一条竖直线上 B．释放纸带时手持纸带上端，保持纸带竖直 C．释放纸带时重物远离打点计时器 D．实验时先接通电源，再释放纸带 8．某同学验证机械能守恒定律时，发现重物动能的增加量明显小于重力势能的减少量， 造成这一结果的原因可能有（　　） A．阻力太大 B．重物的质量太大 C．操作或测量不正确 D．机械能守恒定律不成立 9．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列叙述正确的是（ ） A．安装打点计时器时，两纸带限位孔应在同一竖直线上 B．实验时，在松开纸带让重物下落的同时，应立即接通电源 C．若纸带上开头打出的几点模糊不清，也可设法用后面清晰的点进行验证 D．测量重物下落高度必须从起始点算起 10．我们利用重锤的自由下落来研究机械能守恒，装置如图所示，则以下说法正确的 是（　　） A．保持打点计时器限位孔竖直以减小它和纸带之间的阻力 B．验证机械能守恒时所选纸带都必须从所打第一个点开始计数 C．实验不需要测量物体质量，所以重锤可以用小泡沫球代替 D．利用本实验装置还可以测定当地重力加速度 二、实验题 11．某实验小组利用图示实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能转化的关系。 （1）实验操作步骤如下，请将步骤 B 补充完整： A．按实验要求安装好实验装置： B．使重物靠近打点计时器，接着先___________，后___________，打点计时器在纸带 上打下一系列的点； C．多次重复步骤 B，得到多条纸带，选取一条符合实验要求的纸带，如下图所示，O 点为打点计时器打下的第一个点，分别测出若干连续点 A、B、C…与 O 点之间的距离 h1、h2、 h3… （2）取打下 O 点时重物的重力势能为零，计算出该重物下落不同高度 h 时所对应的动 能 Ek 和重力势能 Ep，建立直角坐标系，横轴表示 h，纵轴表示 Ek 和 Ep，根据得到的实 验数据作出图象（如下图）。根据作出的图象，可求得图象中图线Ⅰ斜率的绝对值 k1=3.00J/m，图线Ⅱ的斜率 k2=___________J/m（保留三位有效数字）。纸带下落过程 中所受平均阻力与重物所受重力的比值为___________（用 k1 和 k2 表示）。 12．兴趣小组的同学利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。他们将一根粗细忽 略不计的轻杆水平固定在铁架台上，用两根轻绳共同将小球吊在轻杆上，两根轻绳分 别固定于 O1、O2 两点，在小球自然悬垂的位置上安装一个光电门（图中没有画出）。 实验时，将小球和两轻绳拉至与水平轻杆同一水平面处，使两轻绳刚好拉紧，由静止 释放小球，记录小球通过光电门的时间。 (1)本实验需要测量小球的直径，他们用游标卡尺进行了多次测量，其中某次的测量结 果如图乙所示，图丙是游标尺上读数关键部分的放大图，则小球的直径为 d=_______mm。 (2)下列说法中正确的是（____________） A．固定小球的两根轻绳一定要互相垂直 B．若两根轻绳不等长，则小球的摆动就不在竖直平面内 C．应选用密度较大的小球做实验 D．必须用天平测出小球的质量 (3)如果测得小球自然下垂时球的上沿到轻杆下沿的垂直距离为 L，小球通过光电门的 时间为 t，当地重力加速度为 g，当实验所得数据满足关系式________时，可以验证机 械能是守恒的；如果实验测得小球在最低点的动能总是大于小球减少的重力势能，则 可能的原因是______。（写出一条合理的即可） 13．采用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，已知打点计时器 所用电源的频率为 50Hz ，已知重物质量为 100g，当地的重力加速度 g  9.80m/s 2 。 实验过程中，得到一条符合实验要求的纸带如图乙所示，O 为纸带下落的起始点， A、、 B C 为纸带上选取的三个连续点，重物由 O 点运动到 B 点的过程中，动能的增加 量为______J，重力势能的减少量为______J（以上两空计算结果均保留三位有效数 字）。 14．为验证机械能守恒定律，某研究小组采用了如图所示实验装置，装置中包括两个 固定的定滑轮，细线，A、B 两重物（mA<mB）。当地重力加速度为 g，细线足够长且 A、B 在运动时均未碰到地面或滑轮。 （1）实验时，先托住物体 B，使 A、B 保持静止。某时刻，由静止释放物体 B，测得 B 物体在时间 t 内高度改变了 h，两物体质量分别为 mA、mB。则根据实验测量数据， A、B 系统在该过程中重力势能减少量为_________，系统动能变化量为___________。 （用 mA、mB、t、h、g 表示） （2）由于空气阻力等因素的影响，系统重力势能减少量___________系统动能变化量 （填“>”“=”或“<”）。 15．在“用 DIS 实验系统研究机械能守恒定律”实验中使用__________传感器来测量小球 通过该点的__________。 16．下列有关实验的描述中，正确的是 A．在“验证力的平行四边形定则”实验中，用两弹簧秤同时拉细绳时，细绳之间的夹 角应为 90° B．在“探究弹簧弹力与其伸长量”关系的实验中，作出弹力和弹簧长度的图象也能求 出弹簧的劲度系数 C．在“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，放小车的长木板应该尽量使其水平 D．在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须由 v  gt 求出打某点时纸带的速度 参考答案 1．A 【详解】 由于实验中受到空气阻力和纸带的摩擦阻力，所以我们应找体积较小，质量较大的物体作 为研究对象，故 A 正确，BCD 错误。 故选 A。 2．D 【详解】 打点计时器的工作电源是交流电源，在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而 可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度。 纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不需要秒表。重锤的质量可以不测，故需要用 到纸带和刻度尺，不需要天平和秒表。 故选 D。 3．D 【详解】 重物密度大些，相对阻力的影响小一些，如果重物体积太小，纸带在运动过程中容易发生 扭曲。 故选 D。 【点睛】 要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒。知道能够减小实验误差的方 法 4．A 【详解】 滑块通过光电门 1 的时间大于通过光电门 2 的时间，说明滑块在加速运动，可以调节 P 使 轨道左端升高一些，让导轨处于水平状态。遮光条的宽度和滑块质量的调节无法使导轨水 平。 故选 A。 5．D 【详解】 在验证机械能守恒的实验中，质量可测可不测，所以不需要天平和弹簧秤，因为时间可以 通过打点计时器打出的纸带上直接读出，不需要秒表，实验时研究重锤的重力势能减小量 和动能增加量是否相等，所以需要重锤。 故选 D。 6．A 【详解】 A．打点计时器应接交流电源，A 正确； B．我们可以通过打点计时器计算时间，不需要秒表，B 错误； C．开始记录时，应先给打点计时器通电打点然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下， 如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，因为重物运动较快，不利于数 据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，C 错误； D．根据减小的重力势能转化为动能的增加，则有 mgh  1 2 mv 2 等式两边的质量 m 可约去，D 错误。 故选 A。 7．C 【详解】 A．安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上，从而减小阻力的影响，故 A 正确； B．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，可以减小阻力，故 B 正确； C．为了充分利用纸带，释放纸带时重物应适当靠近打点计时器。故 C 错误； D．为了充分利用纸带，实验时先接通电源，再释放纸带。故 D 正确。 本题选错的，故选 C。 8．AC 9．AC 【详解】 A．为了减小纸带和限位孔之间的摩擦，实验中应使打点计时器的两个限位孔在同一竖直 线上，故 A 正确； B．应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，如果先放开纸带让重物下落，再接通 打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大 的误差，故 B 错误； C．验证机械能守恒，只要验证动能的增加量等于重力势能的减小量即可，所以纸带上开 头打出的几点模糊不清，可设法用后面清晰的点进行验证，故 C 正确； D．测量重物下落高度不一定必须从起始点算起，故 D 错误。 故选 AC。 10．AD 【详解】 A．保持打点计时器限位孔竖直以减小它和纸带之间的阻力，选项 A 正确； B．验证机械能守恒时所选纸带不一定都必须从所打第一个点开始计数，只要选择点迹清 晰的部分开始计数也可以，选项 B 错误； C．实验不需要测量物体质量，但是物体必选要选择体积较小质量较大的物体，不可以用 小泡沫球代替，否则阻力影响太大，选项 C 错误； D．利用本实验装置还可以测定当地重力加速度，选项 D 正