人教版 (2019)必修 第二册5 实验：验证机械能守恒定律同步测试题

8.5实验：验证机械能守恒定律专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示是用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．关于这一实验，下列说法中正确的是

A．重物应选用密度小的物体

B．纸带释放前，应使其竖直

C．应先释放纸带，后接通电源

D．重物减少的重力势能略小于增加的动能

2．用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验时除图中的器材外，以下器材中还必须使用的是（　　）

A．秒表 B．刻度尺 C．长木板 D．直流电源

3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是（   ）

A．实验中，需用天平测出重物的质量

B．实验中，需用秒表测出重物下落的时间

C．可以用公式v=gt来计算重锤的速度

D．实验时，应先接通电源，再释放纸带

4．下图为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置。关于这一实验，下列说法中正确的是（　　）

A．打点计时器两个限位孔可以不在同一竖直线上

B．应先释放纸带，后接通电源打点

C．需使用秒表测出重物下落的时间

D．测出纸带上两点之间的距离，可知重物相应的下落高度

5．如图，小球从左侧斜面上的点由静止滚下，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、两点等高）（   ）

A．点 B．点 C．点 D．点

6．如图所示是用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置。关于这一实验，下列说法中正确的是（　　）

A．重物减少的重力势能略小于增加的动能 B．重物应选用密度小的物体

C．纸带释放前，应使其竖直 D．应先释放纸带，后接通电源

7．小明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，下列说法中正确的是(　　)

A．重锤的质量一定是越大越好

B．释放纸带前，手捏住纸带上端并使纸带处于竖直

C．必须用秒表测出重锤下落的时间

D．把秒表测得的时间代入v=gt，计算重锤的速度

8．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示. 关于该实验，下列说法正确的是(　　)

A．重物应选用密度小的物体

B．两个限位孔应在同一竖直线上

C．打点计时器应接低压直流电源

D．应先释放纸带，后接通电源

9．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列叙述不正确的是（　　）

A．安装打点计时器时，纸带两个限位孔应在同一竖直线上

B．实验时，应先松开纸带让重物下落，再接通电源

C．若纸带上开头打出的几个点模糊不清，也可设法用后面清晰的点进行验证

D．重物所受重力应远大于它所受到的空气阻力和纸带所受到的打点计时器的阻力

10．下列有关高中物理实验的描述中，正确的是（   ）

A．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，拉橡皮筋的细绳要稍长，并且实验时要使弹簧测力计与木板平面平行，同时保证弹簧的轴线与细绳在同一直线上

B．在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须要用天平测出下落物体的质量

C．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，弹簧必须水平使用，以克服弹簧所受重力对实验的影响

D．在“研究平抛物体运动”的实验中，斜槽应尽可能光滑

11．利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，下列说法正确的是(　　)

A．实验中可以不用天平测出重物的质量

B．实验时接通电源和释放纸带应同时进行

C．实验中选用重物的体积越大，实验误差一定越小

D．实验中把秒表测得的时间代入v＝gt，计算重锤的速度

12．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

13．用自由落体运动验证机械能守恒定律就是看是否等于（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）

14．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），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

15．一半径为R的圆柱体水平固定，横截面如图所示，长度为、不可伸长的轻细绳，一端固定在圆柱体最高点P处，另一端系一个小球，小球位于P点右侧同一水平高度的Q点时，绳刚好拉直，将小球从Q点由静止释放，当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时，小球的速度大小为（重力加速度为g，不计空气阻力）（　　）

A． B． C． D．

二、填空题（共4题）

16．利用落体法验证机械能守恒定律实验，由于重物及纸带受空气及打点计时器阻力的作用，系统误差的情况总是：重物减少的重力势能比增加的动能________（填“大些”或“小些”）。

17．某实验小组的学生们为探究“机械能守恒定律”设计了如图所示的实验装置：用一个电磁铁吸住一个质量为m，直径为d的小铁球；当将电磁铁断电后，小铁球由静止开始向下加速运动；小铁球经过光电门时，计时装置将记录其通过光电门的时间t。小铁球由静止开始下降至光电门时的高度h，当地的重力加速度为g，那么

(1)小铁球通过光电门的速度v=_______（用d、t表示）；

(2)验证此过程小铁球机械能守恒定律的表达式_____________；       

(3)考虑小铁球在运动过程中受到阻力的因素，其重力势能减少量____动能的增加量（选填 “大于”，“等于”或“小于”）

18．下列有关实验的描述中，正确的是           

19．在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中，

(1)下列器材中不必要的一项是_________（只需填字母代号）．

A．重物   B．纸带 C．天平  D．低压交流电源   E．毫米刻度尺

(2)关于本实验的误差，说法不正确的是______________

A．选择质量较小的重物，有利于减小误差

B．选择点击清晰且第1、2两点间距约为2mm的纸带，有利于减小误差

C．先松开纸带后接通电源会造成较大的误差

D．实验产生误差的主要原因是重物在下落过程中不可避免地受到阻力的作用

(3)某同学在“验证机械能守恒定律”实验中得到了如图所示的一条纸带，图中O点为打点计时器打下的第一点，可以看做重物运动的起点，从后面某点起取连续打下的三个点A、B、C．已知相邻两点间的时间间隔为0.02s，假设重物的质量为1.00kg，则从起点O到打下B点的过程中，重物动能的增加量_________ J，重力势能的减小量__________J．（保留三位有效数字，重力加速度g取9.80m/s2），通过计算，数值上ΔEP _____ΔEK （填“>”“=”或“<”），原因是_____________________ 实验的结论是__________________________

三、综合题（共4题）

20．如图，一倾角为的光滑斜面上有50个减速带（图中未完全画出），相邻减速带间的距离均为d，减速带的宽度远小于d；一质量为m的无动力小车（可视为质点）从距第一个减速带L处由静止释放。已知小车通过减速带损失的机械能与到达减速带时的速度有关。观察发现，小车通过第30个减速带后，在相邻减速带间的平均速度均相同。小车通过第50个减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地面，继续滑行距离s后停下。已知小车与地面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。

（1）求小车通过第30个减速带后，经过每一个减速带时损失的机械能；

（2）求小车通过前30个减速带的过程中在每一个减速带上平均损失的机械能；

（3）若小车在前30个减速带上平均每一个损失的机械能大于之后每一个减速带上损失的机械能，则L应满足什么条件？

21．如图所示，质量的物体B通过一轻弹簧固连在地面上，弹簧的劲度系数k=100 N/m。一轻绳一端与物体B连接，另一端绕过两个光滑的轻质小定滑轮O2、O1后与套在光滑直杆顶端的、质量的小球A连接。已知直杆固定，杆长L为0.8 m，且与水平面的夹角θ=37°，初始时使小球A静止不动，与A相连的绳子保持水平，此时绳子中的张力F为45 N。已知AO1=0.5 m，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°=0.6，cos37°=0.8，轻绳不可伸长。现将小球A由静止释放。

（1）求释放小球A之前弹簧的形变量；

（2）若直线CO1与杆垂直，求小球A运动到C点的过程中绳子拉力对小球A所做的功；

（3）求小球A运动到直杆底端D点时的速度大小。

22．如图所示，倾角为30°的光滑斜面的下端有一足够长的水平传送带，传送带正以4m/s的速度顺时针运动，一个质量为2kg的物体（可视为质点），从h=3.2m高处由静止沿斜面下滑，物体经过A点，不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面，其速率都不发生变化。已知物体与传送带间的动摩擦力因数为0.5，取g=10m/s2，求：

（1）物体从第一次滑上传送带到第一次离开传送带所用的时间；

（2）物体从第一次滑上传送带到第一次离开传送带摩擦产生的热量。

23．如图a所示，AB段是长s=10m的粗糙水平轨道，BC段是半径R=2.5m的光滑半圆弧轨道。有一个质量m=0.2kg的小滑块，静止在A点，受水平恒力F作用，从A点开始向B点运动，刚好到达B点时撤去力F。小滑块经过半圆弧轨道B点时，用DIS力传感器测得轨道对小滑块支持力的大小为FN，若改变水平恒力F的大小，FN会随之变化，实验得到FN-F图像如图b，g取10m/s2。

(1)若小滑块经半圆弧轨道从C点水平抛出，恰好落在A点则小滑块在C点的速度大小是多少？

(2)滑块与水平轨道间的动摩擦因数为多大？

(3)要使小滑块始终不脱离轨道，求水平恒力F的范围。

参考答案：

1．B

2．B

3．D

4．D

5．C

6．C

7．B

8．B

9．B

10．A

11．A

12．B

13．C

14．C

15．A

16．大些

17．               大于

18．B

19．     C     A     1.84     1.88     >     重物在下落过程中有摩擦阻力或纸带与限位孔间有摩擦力     在误差允许范围内，机械能守恒

20．（1）；（2）；（3）

21．（1）伸长0.1 m；（2）7 J；（3）2 m/s

22．（1）3.6s；（2）144J

23．(1)10m/s；

(2)0.25；

(3)水平恒力F的范围为F≥1.75N或0.5N＜F≤1N。