8.5 实验：验证机械能守恒定律 课时作业 一、单选题 1．（2021·河北·迁西县职业技术教育中心高一阶段练习）采用如图所示的实验装置进行验证动量守恒定 律（图中小球半径相同、质量均已知，且 mA  mB ），下列说法正确的是（　　） A．验证动量守恒定律，需测量 OB、OM、OP 和 ON 的距离 B．实验中要求轨道必须光滑 C．实验中要求轨道末端必须保持水平 D．测量时发现 N 点偏离 OMP 这条直线，直接测量 ON 距离不影响实验结果 1 2 2．（2021·江苏·阜宁实验高中高一学业考试）用自由落体运动验证机械能守恒定律就是看 mvn 是否等于 2 mghn （n 为计时点的编号）。下列说法不正确的是（　　） A．打点计时器打第一个点 0 时，重物的速度为 0 B．hn 是计时点 n 到第一个点 0 的距离 C．m 为重物的质量，需用天平称量 D．不可以用 vn=gtn 计算 vn，其中 tn=（n－1）T（T 为打点周期） 3．（2022·上海·模拟预测）在“用 DIS 研究机械能守恒定律”的实验中，某同学将传感器固定在最低点，如 图所示。该同学将摆锤从不同位置由静止释放，记录摆锤每次下落的高度 h 和最低点的速度 v，作出 v2－ h 图线为（　　） A． B． C． D． 4．（2021·贵州·贵阳市第三十七中学高一阶段练习）利用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，有 以下几个主要步骤： ① 开启电源； ② 处理数据； ③ 松开纸带； ④ 安装纸带并悬挂重锤； ⑤ 把打点计时器固定在铁架台上 以上步骤合理的顺序是（　　） A．⑤④①③② B．①②④⑤③ C．⑤④③①② D．④⑤③①② 5．（2022·全国·高一专题练习）如图 1 所示，用重物牵引小车在水平面上由静止开始运动，小车后面连 接纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点。图 2 为一次实验得到的纸带，A、B、C 为打点计时器在纸 带上打下的三个点。下列说法正确的是（　　） A．图 2 中的纸带的右端与小车相连 B．A 到 B 和 B 到 C 两个过程中小车动能的变化量相等 1 C．若将小车的质量加倍，则小车的加速度一定减为原来的 2 D．重物的质量越大，绳上拉力与重物重力的比值越小 6．（2022·全国·浙江省新昌中学高一）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 7．（2021·全国·高一期末）在研究重物自由下落过程中机械能守恒的实验中，得到如图所示的一条纸带， 该纸带上最初打出的几个点不清楚，纸带上留下的是后面的一些点算出打下 B、C 两点时重物的速度分别 是 vB 、 vC ，测得 B、C 两点间的距离为 h，那么验证机械能守恒的表达式可写为（　　） A． gh  vC2  vB2 B． gh  1 2 1 2 vC  vB 2 2 C． vC  vB  gT D． vB2  vC2  2 gh 8．（2020·广东·佛山一中高一阶段练习）如图，小球从左侧斜面上的 O 点由静止滚下，接着冲上平滑对 接的右侧斜面，如果没有摩擦，小球能到达的最高位置是图中的（其中 O 、 P 两点等高）（ ） A． M 点 B． N 点 C． P 点 D． Q 点 9．（2021·全国·高一专题练习）如图所示，在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用的交 流电的频率为 50Hz，查得当地的重力加速度 g=10m/s2，测得所用的重物的质量为 1.00kg，实验中得到一 条点迹清晰的纸带如图所示。把第一个点记做 O，另选连续的 4 个点 A、B、C、D 作为测量的点。经测得 知道 A、B、C、D 各点到 O 点的距离为 62.99cm、70.14cm、77.76cm、85.37cm。根据以上数据可知重物 由 O 点运动到 C 点，重力势能的减少量等于___________J；C 点的速度为_______m/s；（计算结果保留三 位有效数字）；但实验中总存在重力势能的减少量_______动能的增加量（填小于、等于、大于），则上 述三个空的答案是（　　） A．7.78　381　等于 B．7.78　3.81　大于 C．778　3.81　大于 D．7.78　3.81　等于 10．（2021·全国·高一专题练习）用落体法验证机械能守恒定律的实验中得到如图所示纸带。根据纸带算 v2 出相关各点的速度 v，测量出下落距离 h，则以 2 为纵轴，以 h 为横轴画出的图像应是(　　) A． B． C． D． 11．（2021·全国·高一）实验“用 DIS 研究机械能守恒定律”的装置如图  a  所示，标尺盘中 A、B、C、D 为 摆锤的四个位置，各点与最低点 D 的高度差已由计算机默认。某组同学在实验中，得到的图象如图 示。图象的横轴表示摆锤距 D 点的高度 h，纵轴表示摆锤的重力势能 Ep 、动能 Ek  b 所 或机械能 E 。下列说法 错误的是（　　） A．光电门传感器要分别放在 D、C、B 点进行重复操作 B．摆锤每次释放的高度要保持不变，且必须保证让摆锤的直径宽度遮挡红外发射孔 C．图线甲表示摆锤的机械能 E D．图线乙表示摆锤的机械能 12．（2021·河南·临颍县南街高级中学高一期末）关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的 是(　　) A．实验中摩擦不可避免，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越小，误差就越小 B．称出重锤的质量 C．纸带上第 1、2 两点间距若不接近 2 mm，则无论怎样处理实验数据，实验误差一定较大 D．处理打完点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法 二、填空题 13．（2021·湖北·麻城市实验高级中学高一阶段练习）某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码 和滑块所组成的系统机械能守恒。 （1）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平。 （2）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度 d=___________cm，实验时将滑块从图示位置静止释放， 2 由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间 t  1.2 �10 s ，则滑块经过光电门时的瞬时速度为_________ __m/s；在实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量 m、___________和___________（文字说明并用相 应的字母表示）。 （3）本实验通过比较___________和___________在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表 示），从而验证了系统的机械能守恒。 三、实验题 14．（2022·云南师大附中高一阶段练习）某实验小组利用如图甲所示装置来验证机械能守恒定律。A、B 是两个相同的小物块，用天平测得其质量均为 m，C 是内部装有砝码的托盘，其总质量为 M，A、B 间用 轻弹簧拴接，B、C 间用轻质且不可伸长的细绳相连。物块 A 静止放置在一压力传感器上，C 的正下方放 置一测速仪，该测速仪能测出 C 的速率，压力传感器与测速仪相连，对应数据可向计算机输出。整个实 验过程中弹簧均处于弹性限度内，弹簧的弹性势能只与弹簧本身及形变量有关，不计滑轮与细绳的摩擦， 当地的重力加速度为 g。 （1）开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零。现自由释放 C，当 C 向下运动到某一 位置时，压力传感器示数为零，测速仪显示的对应速率为 v，且 v 不为零。其中 M 和 m 大小关系应满足 M_________m（填“小于”“等于”或“大于”），才能实现上述过程； （2）保持 A、B 质量 m 不变，增加 C 中砝码的个数，即增大托盘和砝码的总质量 M，重复步骤（1）， 当压力传感器示数再次为零时，C 下落的高度为________（设弹簧的劲度系数为 k），与前一次相比 C 下 落的高度将_________（填“增加”“减少”或“不变”）； （3）重复上述操作，得到多组不同 M 下对应的 v。根据所测数据，为更直观地验证机械能守恒定律，作 2 出v  1 图线如图乙所示，图线在纵轴上的截距为 b，则弹簧的劲度系数 k=________（用题目中的已 M m 知量表示）。 15．（2022·重庆·高一开学考试）微博橙子辅导设计了如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 框架上装有位置可上下移动的光电门，框架竖直部分紧贴一刻度尺，可以测量出光电门到零刻度线的距 离 h ，框架水平部分用电磁铁吸住一个直径为 d h ? d 、质量为 m 的均质小钢球，小钢球的重心所在高 度恰好与刻度尺零刻度线对齐。切断电磁铁的电流，小钢球随即落下，当小钢球经过光电门时，光电计 时器记录下小球通过光电门的时间为 t 。橙子同学多次改变光电门的位置，得到多组 h 、 t 的数据。已知 重力加速度为 g 。 （1）用游标卡尺测量小钢球的直径，如图乙所示，该小钢球的直径是___________ mm ； （2）当已知量 t 、 h 和重力加速度 g 及小钢球的直径 d 满足___________关系时，可判断小球下落过程中 机械能守恒（填正确选项前的字母）； A． gh  d2 2t 2 B． gh  2d 2 t2 C． gh  t2 2d 2 D． gh  2t 2 d2 （3）考虑到切断电流时电磁铁线圈中的磁性不能马上消失，则小钢球的重力势能减少量__ _________动能增加量（选填“大于”、“等于”或“小于”）。参考答案： 1．C 2．C 3．A 4．C 5．D 6．A 7．B 8．C 9．B 10．C 11．D 12．D 13． 0.48 0.4 滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离 s 1 d ( M  m)( ) 2 2 t 14． 大于 2mg k 不变 4mg 2 b 滑块的质量 M mgs 15． 5.50 A 大于