组卷网 > 知识点选题 > 验证机械能守恒定律的实验步骤与数据处理
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解析
| 共计 41 道试题
1 . 能量的转化
1.下列物体运动过程中,可认为机械能守恒的是(  )
A.树叶从树枝上落下的运动B.氢气球拉线断了后的运动
C.集装箱被起重机匀加速吊起的运动D.被投掷后的铅球在空中的运动
2.竖直上抛一小球,小球运动过程中受到与速率成正比的空气阻力作用,小球从开始上抛至最高点过程,以向上为正方向,下列关于小球的加速度a、速度v随小球运动的时间t的变化关系及动能、机械能E随位移x的变化关系中可能正确的是(图中虚线均为图像的切线)(  )
A.B.C.D.
3.位于水平面上的物体在水平恒力作用下,做速度为的匀速运动;若作用力变为斜向上的恒力,物体做速度为的匀速运动,且功率相同。则可能有(  )

A.B.
C.D.
4.实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时,装置如图所示,摆锤质量为

(1)实验中,用于测量小球速度的传感器是____传感器。挡光片宽度为,某次测量中,摆锤通过它的时间为,则摆锤的速度为____,动能____J。(保留二位有效数字)
(2)实验前已测得BA各点高度分别为。某同学获得的实验数据如图b,分析表中数据发现:从AD,机械能逐渐____,其原因是____

次数

D

C

B

A

高度

0

0.050

0.100

0.150

速度

1.878

1.616

1.299

0.866

势能

0

0.0039

0.0078

0.0118

动能

0.0141

0.0104

0.0067

0.003

机械能

0.0141

0.0144

0.0146

0.0148

(3)某同学设想用一块挡光片重新设计该实验,实验中卸下全部挡光片,仅将一块挡光片先放在B点,让摆锤从A点静止释放,记录实验数据;然后挡光片依次放在C点、D点,重复此前的实验过程。实验结束后,他发现三个点的机械能数据较为接近,而用A点高度算出重力势能作为A点机械能,明显小于三点的机械能数据,分析其原因可能是摆锤的实际释放点____A点(选填“高于”、“低于”),也可能是____的原因。
5.如图所示,一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、竖直圆轨道(在最低点E分别与水平轨道相连)、高度h可调的斜轨道组成。游戏时滑块从O点弹出,经过圆轨道并滑上斜轨道。全程不脱离轨道且恰好停在B端则视为游戏成功。已知圆轨道半径,圆轨道和光滑,滑块与之间的动摩擦因数。滑块质量且可视为质点,弹射时从静止释放且弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能。忽略空气阻力,,各部分平滑连接。求:
(1)滑块恰好能过圆轨道最高点F时的速度大小;
(2)当且游戏成功时,滑块经过E点对圆轨道的压力及弹簧弹性势能
(3)要使游戏成功,弹簧的弹性势能与高度h之间满足的关系。

2024-05-02更新 | 263次组卷 | 1卷引用:上海市复旦大学附属中学2023-2024学年高一下学期期中物理试卷(A卷)
2 . 实验装置探究重锤下落过程中动能与重力势能的转化问题。
   
①若图所示,一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一点。分别测出若干连续打点ABC……与O点之间的距离……。
   
②已知打点计时器的打点周期为T,重锤质量为m,重力加速度为g,结合实验中所测的,可得纸带从O点下落到B点的过程中,重锤增加的动能为__________,减小的重力势能为__________,在误差允许范围内重锤动能增加量__________重力势能减少量(填写“大于”、“等于”或“小于”)。
③取打下O点时重锤的重力势能为零,计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能和重力势能,建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示,根据以上数据在图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。已求得图线Ⅰ斜率的绝对值,请计算图线Ⅱ的斜率__________(保留3位有效数字)。重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为__________(用字母表示)。
   
2023-09-08更新 | 402次组卷 | 4卷引用:必修二 第八章 课时11 实验:验证机械能守恒定律 进阶拓展
3 . 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,当地的重力加速度
   
(1)本实验中重物及夹子的质量m______测出的(填“需要”或“不需要”)。
(2)关于该实验的下述操作中,正确的是______
A.实验所选重物,只需考虑其质量足够大即可
B.在组装器材时,打点计时器的两个限位孔一定要与纸带处于同一竖直线上
C.实验时应先开启电源,再释放纸带
D.打点计时器打出纸带后,要先处理数据确认实验成功之后再关闭电源
(3)在正确操作后得到如图乙所示的一条点迹清晰的纸带,其中O为起始点,。则分析纸带可知:
①在误差允许范围内,若等式______成立,则机械能守恒定律得到验证(用题目中给出物理量的符号fgh表示)。
②百分误差,是衡量实验精确度的重要标准。本实验将重物重力势能的减少量作为“实际值”,将重物动能的增加量作为“测量值”,则该实验的百分误差______%(结果保留两位有效数字)。
2023-07-17更新 | 265次组卷 | 1卷引用:湖南省永州市五校2022-2023学年高一下学期7月期末质量检测物理试题
4 . 某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g=9.8m/s2,测得所用重物的质量为1.00kg。
(1)下列叙述正确的是________
A.应该用天平称出重物的质量
B.可选用点迹清晰,第一、二两点间的距离接近2mm的纸带来处理数据
C.操作时应先松开纸带再通电
D.打点计时器应接在电压为4~6V的交流电源上
(2)实验中甲、乙、丙三学生分别用同一装置得到三条点迹清晰的纸带,量出各纸带上第一、二两点间的距离分别为0.18cm、0.19cm、0.25cm,则可肯定______同学在操作上有错误,错误是________
(3)若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点ABC到第一个点O间的距离分别为15.55cm、19.20cm和23.23cm。则当打点计时器打点B时重物的瞬时速度v________m/s;重物由OB过程中,重力势能减少了_______J,动能增加了________J(保留3位有效数字),根据所测量的数据,还可以求出重物实际下落的加速度为________m/s2,则重物在下落的过程中所受的阻力为________N。
2023-06-10更新 | 324次组卷 | 2卷引用:1.5 科学验证:机械能守恒定律 同步测试-鲁科版(2019)必修第二册
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5 . 某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律,实验装置如图所示。弹簧的劲度系数为,原长为,钩码的质量为。已知弹簧的弹性势能表达式为,其中为弹簧的劲度系数,为弹簧的形变量,当地的重力加速度大小为
   
(1)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置,测得此时弹簧的长度为。接通打点计时器电源。从静止释放钩码,弹簧收缩,得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图所示,纸带上相邻两点之间的时间间隔均为,(在误差允许范围内,认为释放钩码的同时打出A点),且非常小。从打出A点到打出点时间内,钩码的机械能增加量为______,弹簧的弹性势能减少量为______。(结果用题中给出的字母表示)
(2)利用计算机软件对实验数据进行处理,得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度的关系,如图所示。由图可知,随着增加,两条曲线在纵向的间隔逐渐变大,主要原因是______
   
A.纸带与打点计时器之间存在摩擦力
B.钩码和纸带运动速度增大,空气阻力变大
C.弹簧形变量越来大,使得弹性势能减少越来越快
D.此过程物块加速度变小,使得动能增加越来越慢
2023-05-23更新 | 663次组卷 | 3卷引用:必修二 第八章 课时11 实验:验证机械能守恒定律 进阶拓展
6 . 验证机械能守恒定律也可以有其他多种的实验设计。
方案一:甲同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律,细线的一端拴一个金属小球,另一端连接固定在天花板上的拉力传感器,传感器可记录小球在摆动过程中细线拉力的大小。将小球拉至图示位置,由静止释放小球,发现细线拉力在小球摆动的过程中做周期性变化。

(1)若细线的长度远大于小球的直径,为了验证机械能守恒定律,该小组不需要测出的物理量是___________;(填入选项前的序号)
A.释放小球时细线与竖直方向的夹角α        
B.细线的长度L
C.小球的质量m
D.细线拉力的最大值F
E.当地的重力加速度g
(2)根据上述测量结果,小球动能的最大值的表达式为___________
(3)小球从静止释放到最低点过程中, 满足机械能守恒的关系式为___________(用上述测定的物理量的符号表示)。
方案二:乙同学想用下图所示的装置验证机械能守恒定律。他将一条轻质细绳跨过定滑轮,绳的两端各系一个小球abb球的质量是a球的3倍,用手托住b球,a球静止于地面。当绳刚好被拉紧时,释放b球。他想仅利用刻度尺这一测量工具验证b球落地前瞬间两球的机械能之和与释放时相等。

(4)请写出他需要测量的物理量及其符号,以及这些物理量应满足的关系式____________
2023-04-28更新 | 1345次组卷 | 6卷引用:北京市清华大学附属中学2022-2023学年高一下学期期中物理试题
7 . 某同学采用重物自由下落的方法“验证机械能守恒定律”,如图(甲)所示。打点计时器所用电源频率为50Hz,当地重力加速度的值为

(1)下面是他实验时的操作步骤:
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.先释放纸带,然后再接通电源;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.计算重锤下落过程中减少的重力势能和增加的动能;
G.改换纸带,重做几次。
其中不必要以及不恰当的步骤有______

(2)若已知重物的质量为,按实验要求正确地选出纸带,用毫米刻度尺测量连续三点ABC到第一个点O的距离如图(乙)所示,那么:从打下O点到打下计数点B的过程中重力势能的减少量_____J(保留3位有效数字);而动能的增加量______J(保留3位有效数字)。实验发现二者并不完全相等,请指出一个可能的原因__________
(3)处理数据过程中,甲乙两位同学分别发现了一种计算B点对应时刻物体速度的新思路:
甲同学发现,图中的B是除起始点外打点计时器打下的第n个点。因此可以用从O点到B点的时间nTT是打点计时器的打点周期)计算,即,再依此计算动能的增量。
乙同学认为,可以利用从O点到B点的距离计算,即,再依此计算动能的增量。
你认为,他们的新思路中(      )
A.只有甲同学的思路符合实验要求             B.只有乙同学的思路符合实验要求
C.两位同学的思路都符合实验要求               D.两位同学的思路都不符合实验要求
(4)重锤在下落的过程中,如果所受阻力均忽略不计,h代表下落的距离,v代表物体速率,代表动能,代表势能,E代表机械能,以水平桌面为参考面,下列图像可能正确的是_______

A.     B. C. D.

8 . 一学生小组利用给定的器材验证机械能守恒定律,步骤如下:
(1)分别测量给定的两物块的质量,质量大的为物块1,其质量记为;质量小的为物块2,其质量记为
(2)按图(a)所示组装器材:物块1、2由跨过轻质定滑轮的细绳连接:物块2下端与打点计时器纸带相连,初始时,托住物块1,两物块保持静止,且纸带竖直绷紧,打点计时器所用的交流电源频率为,相邻两次打点的时间间隔记为

(3)接通打点计时器的电源,释放物块1,两物块开始运动,打出的纸带中的一段经整理后如图(b)所示,每两个相邻的点之间还有4个打出的点未画出,将相邻点的间距依次记为,测量并记下它们的大小;
(4)利用上述表示各物理量的符号和重力加速度的大小g完成下列填空:在打出图(b)中B点时,物块的运动速度大小为______;从打出B点到打出E点,系统动能增加量为______,系统的重力势减少量为______
(5)该小组的实测数据为,取,则______J,______J,两者的相对偏差_______,如果,则可认为本实验验证了机械能守恒定律。(结果均保留2位有效数字)
(6)写出一条本实验产生实验误差的原因:_______
2023-02-24更新 | 3074次组卷 | 9卷引用:8.5实验:验证机械能守恒定律-2022-2023学年高一物理课后培优分级练(2019人教版必修第二册)
22-23高三上·湖北武汉·阶段练习
9 . 某同学设计出如图 1 所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落,下落过程中小球的球心经过光电门 1 和光电门 2,光电计时器记录下小球通过光电门的时间 ,已知当地的重力加速度为 g

(1)该同学先用螺旋测微器测出小球的直径如图 2 所示,则其直径 d=______mm。

(2)为了验证机械能守恒定律,该实验还需要测量下列哪些物理量______(填选项序号)。
A.小球的质量 m
B.光电门 1 和光电门 2 之间的距离 h
C.小球从光电门 1 到光电门 2 下落的时间t
(3)小球通过光电门 1 时的瞬时速度v1=______(用题中所给的物理量符号表示)
(4)保持光电门 1 位置不变,上下调节光电门 2,多次实验记录多组数据,作出h 变化的图像如图 3 所示,如果不考虑空气阻力,若该图线的斜率k1=______(用题中所给的物理量符号表示),就可以验证小球下落过程中机械能守恒。

(5)考虑到实际存在空气阻力,设小球在下落过程中平均阻力大小为 f,根据实际数据绘出的h变化的图像的斜率为 k2k2<k1),则实验过程中所受的平均阻力 f 与小球重力mg的比值=________(用 k2k1表示)。       
(6)实验中小钢球通过光电门的平均速度______(选填“大于”“小于”或“等于”)小钢球球心通过光电门时的瞬时速度。
2022-11-07更新 | 992次组卷 | 5卷引用:8.5实验:验证机械能守恒定律-2022-2023学年高一物理课后培优分级练(2019人教版必修第二册)
10 . 利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验。

(1)为验证机械能是否守恒,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)        D.秒表
(2)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.利用公式计算重物速度            B.利用公式计算重物速度
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
(3)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,测量它们到计数起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘图像,如下判断正确的是___________.
A.若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能一定守恒
B.若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能可能不守恒
C.若图像是一条不经过原点的直线,则重物下落过程中机械能一定不守恒
D.若图像是一条不经过原点的直线,则重物下落过程中机械能可能不守恒
共计 平均难度:一般