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 17 道试题
1 . 某同学设计如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”,让小铁球从A点自由下落,下落过程中经过A点正下方的光电门B时,光电计时器记录下小铁球通过光电门的时间t,当地的重力加速度为g。为了验证机械能守恒定律,该实验准备了如下器材∶铁架台、夹子、小铁球(直径为d)、光电门、光电计时器、毫米刻度尺。

(1)调整AB之间距离h,记录下小铁球通过光电门B的时间t,多次重复上述过程,作出h的变化图像如图乙所示。若小球下落过程中机械能守恒,则该直线斜率k0=______
(2)在实验中根据数据实际绘出图像的直线斜率为kk<k0),则实验过程中小球所受的平均阻力F与小球重力mg的比值=______(用kk0表示)。
2 . 如图所示,将打点计时器固定在铁架台上,用重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可验证机械能守恒定律。

(1)实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某同学对实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案。这些方案中合理的是___________
A.用刻度尺测出物体下落的高度h,由打点间隔算出下落时间t,通过计算出瞬时速度v
B.用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过计算出瞬时速度v
C.根据做匀变速直线运动时,纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,并通过计算得出高度h
D.用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时,纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v
(2)安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图所示。图中O点为打点起始点,且速度为零。选取纸带上打出的连续点ABC、…作为计数点,测出其中EFG点距起始点O的距离分别为,已知重物质量为m,当地重力加速度为,计时器打点周期为。为了验证此实验过程中机械能是否守恒,需要计算出从O点到F点的过程中,重物重力势能的减少量___________,动能的增加量___________(用题中所给字母表示)。

(3)实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量,关于这个误差,下列说法正确的是___________
A.该误差属于偶然误差
B.该误差属于系统误差
C.可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D.可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差
(4)某同学在实验中发现重物增加的动能略小于重物减少的重力势能,于是深入研究阻力f对本实验的影响。他测出各计数点到起始点的距离h,并计算出各计数点的速度v,用实验测得的数据绘制出图线,如图所示。图像是一条直线,此直线斜率的物理含义是___________(用数学表达式书写,可能用到的物理量为mgf,已知当地的重力加速度,由图线求得重物下落时受到阻力与重物所受重力的百分比为___________%(保留两位有效数字)。
2022-12-27更新 | 222次组卷 | 2卷引用:2022版高中同步粤教版必修第二册 第四章-五章
3 . 某实验小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定律,气垫导轨上有平行于导轨的标尺,在导轨上架设两个光电门1、2。滑块上侧固一竖直遮光条,滑块左侧所挂细线绕过定滑轮与钩码相连,细线与导轨平行,光电门1固定,其中心与标尺的0刻度线对齐。实验操作如下:

(1)滑块不挂细线、钩码,接通气源后,给滑块一个向左的初速度,使它从导轨右端向左运动,通过调整气垫导轨的调节旋钮PQ,直到使滑块经过光电门1、2时遮光时间相等。
(2)在滑块上挂上细线与钩码,接通气源,将滑块从导轨右端由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1t2,由标尺读出光电门2中心所在位置的刻度x
(3)用天平测出滑块和遮光条的总质量M及钩码质量m,遮光条的宽度用d表示,重力加速度为g,滑块运动过程中钩码始终未着地。用以上物理量写出验证机械能守恒定律的关系式__________
(4)多次改变光电门2的位置,重复(3)的步骤,实验中,M=0.9 kg,m=0.1 kg,利用所测数据,作出-x关系图像如图乙所示,则当地重力加速度大小为____ m/s2(结果保留三位有效数字)。
2022-12-27更新 | 181次组卷 | 3卷引用:2022版高中同步粤教版必修第二册 第四章 第六节 验证机械能守恒定律
4 . 如图所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置,质量分别为m1m2的滑块A、B与质量为m0的动滑轮用不可伸长的轻质绳按图示方式连接(绳竖直)。B的右侧有宽度为d,质量忽略不计的遮光条。现让B从距离光电门高度为h处由静止释放,发现光电计时器显示遮光条经过光电门的时间为t。已知重力加速度大小为g,且d远小于h

(1)B经过光电门时的速度大小为____
(2)若将动滑轮、A和B看成一个系统,则B下落h过程中,系统减少的重力势能为____,系统增加的动能为____
(3)经过多次实验发现动滑轮、A和B组成的系统减少的重力势能ΔEp与系统增加的动能ΔEk并不相等,请从系统误差的角度分析二者不相等的可能原因是(写出一条即可):________,即ΔEp____ΔEk(选填“大于”或“小于”)。
2022-12-27更新 | 160次组卷 | 4卷引用:2022版高中同步粤教版必修第二册 第四章 第六节 验证机械能守恒定律
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5 . 如下图所示是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为:带铁夹的铁架台、电火花打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。

回答下列问题:
(1)为完成此实验,除了以上的器材,还需要的器材有下面的那些?(        )
A.毫米刻度尺     B.秒表     C.220V的交流电源     D.的直流电源
(2)在实验中打点计时器所接交流电频率为50Hz,当地重力加速度g=9.8m/s2,实验选用的重物质量m=1kg,纸带上打点计时器打下的连续计数,点ABC到打下第一点O的距离如下图所示。则从打下O点至B点的过程中,重物重力势能的减少量为____,动能的增加量为____(计算结果均保留3位有效数字);

(3)通过计算发现,相比较,哪一个较大?______为什么?______
2022-08-14更新 | 109次组卷 | 1卷引用:教科版(2019)必修第二册 第四章 第六节 实验:验证机械能守恒定律
6 . 研究机械能守恒定律的装置如图所示,用光电门传感器测量摆锤释放后经过各个挡光片时的速度,结合各挡光片相对轨道最低点的高度和摆锤质量,可以分析摆锤运动过程中机械能的变化。某组同学在一次实验中,将挡光片等间隔放置在圆弧轨道上,部分实验数据如表所示。
序号12345
高度15.210.05.82.70.7
势能0.1490.0980.0570.0270.007
动能0.0190.0600.089x0.106
机械能0.1680.1580.146y0.113
(1)在图中用横轴表示高度h,纵轴表示能量,绘制运动过程中摆锤重力势能、动能及机械能E随高度h变化的图线_________

(2)以下哪组数据最接近表格中xy的合理取值_________?简述理由_________
A.  B.
C.  D.
2022-08-12更新 | 95次组卷 | 1卷引用:沪科版(2020)必修第二册 机械能守恒定律 复习与巩固
7 . 利用如图甲所示气垫导轨装置验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。

(1)实验前需要调节气垫导轨水平,操作过程是:
___________(选填“挂上”、“不挂”)钩码,接通气源;
②调节导轨底座旋钮,使得滑块能在导轨上处于___________状态。
(2)实验中,接通气源,滑块静止释放后,测得数字计时器的读数为t和滑块释放位置B与光电门A之间的距离为L。改变距离L,重复上述实验多次,已知钩码质量m,滑块质量M,遮光条宽度d。若在实验误差允许范围内始终满足等量关系mgL=___________(用上述物理量符号表示),则系统机械能守恒。
(3)某实验小组分析实验数据时发现,系统增加的动能总是明显大于钩码减小的重力势能,其原因是___________
8 . (1)在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列说法或做法正确的是 (        )
A.选用质量大、体积小的重锤可减小实验误差   
B.可以利用公式v来求解瞬时速度
C.固定好打点计时器,用手拿住穿过限位孔的纸带一端并静止使重锤靠近打点计时器处
D.先松开纸带,再接通电源,重物自由下落时纸带上就能打出一系列点
(2)在验证机械能守恒定律实验中,电源频率为50Hz。某同学按照正确的操作选得纸带如图所示,其中O是起始点,ABCDE是纸带上连续五个点,测得它们到O的距离如图所示,(单位cm)。若实验中所用重锤的质量m=1kg,则到达C点时,重锤的动能Ek=_______J,从开始下落起至C点重锤的重力势能的减小量是_______J,由此可得出的结论是_____________。(g取10,计算结果均保留3位有效数字)
9 . 某同学设计如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”,让小铁球从A点由静止自由下落,下落过程中经过A点正下方的光电门B点时,光电计时器记录下小球通过光电门B点的时间t,已知当地的重力加速度为g。该实验准备了如下器材∶铁架台、夹子、小铁球,光电门、数字式计时器、毫米刻度尺。

(1)用毫米刻度尺测量小铁球的直径,示数如图乙所示,则其直径为d=______m
(2)调整AB两点之间距离h,记录下小铁球通过光电门B点的时间t,多次重复上述过程,作出h的变化图像如图丙所示。若斜率k0等于______(用题中物理量符号表示)则可验证小球下落过程中机械能守恒。
(3)在实验过程中,有些误差为测量误差,有些误差为系统误差,下列属于系统误差的是( )
A.利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度
B.小球的直径测量不准确
C.下落过程中受到空气阻力
(4)若只考虑“利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度”引起的误差,则小球通过B点动能的测量值_______真实值(填“大于”或“小于”)
10 . 某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律。小球用轻质细绳悬挂于O点,在O点正下方固定一刀片,并在水平地面上用重锤记录下O点在水平地面的投影,将小球拉至与O点等高的水平处,绳拉直,从静止释放小球,当小球到达O点正下方时,刀片割断细绳(小球速度不变),小球做平抛运动,记录小球的落点。

(1)下列需要测量的物理量有(      )
A.细绳的长度L
B.O点到地面的高度H
C.O点在地面的投影到小球落点的水平距离x
D.小球的质量m
(2)利用(1)中的字母,写出小球从与O点等高的水平处运动到O点正下方的过程需要验证的等式:____________
共计 平均难度:一般