专题8.5 实验：验证机械能守恒定律（练）-2021-2022学年高一物理同步讲练测（人教版2019必修第二册）（原卷版）

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专题 8.5 实验：验证机械能守恒定律（练）
1．为验证“机械能守恒定律”，阮国锋同学采用了如图甲所示的实验装置，装置中包括两
个定滑轮、细线、A和B两重物（ ）。当地重力加速度为 g，A、B在运动时均未碰
到地面或滑轮，滑轮已固定，不会晃动。
（1）初始时托住物体 B，A、B保持静止。由静止释放物体 B，B物体在时间 t内高度改变
h。测得两物体质量分别为 、 ．则装置在该过程中重力势能减少量为___________，动
能增加量为___________（结果用题中所给字母表示）。
（2）本实验中，造成系统误差的原因是：___________。
（3）由于实验存在系统误差，重力势能改变量___________动能改变量（选填“>”或“=”
或“<”）。
（4）上述实验装置还可用来粗测当地重力加速度。经过多次实验后，测得 图象如图
乙所示，并测得 、 ，则重力加速度 g=___________m/s2（结果保留三位
有效数字）。
2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在 6V、50Hz 的交流电源上，自由
下落的重锤质量为 0.5kg，选出一条理想的纸带如图所示，A、B、C为连续打出的点，取
g=10m/s2，O为始起点，则：
（1）在实验过程中需要用工具进行直接测量的是_____。
A．重锤的质量
B．重力加速度
C．重锤下降的高度
D．重锤的瞬时速度
（2）打点计时器打 B点时，重锤下落的速度 =_____m/s，
（3）从起点 O到打下点 B点的过程中，重锤的重力势能减少量 =_____J，动能的增加
量=_____J。（ 、 均保留三位有效数字）。
（4）数据处理的结果比较合理的应当是 _____（填“大于”“等于”或“小于”）
，其原因是_____。
3．（1）在用落体法验证机械能守恒定律的实验中，若要从起始点开始计算重锤下落的高
度，则在打出的若干条纸带中应选点迹清晰，且第一、二两点距离接近___________mm 的
纸带进行测量；
（2）在利用重锤自由下落做“验证机械能守恒律”的实验中，下列物理量中需要测量的有
___________，通过计算得到的有___________。（填序号字母）
A．重锤质量B．下落高度C．与下落高度对应的重锤的瞬时速度
（3）若实验操作正确，纸带数据处理无误，得到重锤重力势能的减少量 a和重锤动能的增
加量 b，由于实验中存在摩擦阻力，则二者的关系是：a___________b（填“<”或“=”或
“>”）。
4．如图是用“落体法”验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。（g取9.8m/s2）
（1）选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中 O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C
为三个计数点，打点计时器通过频率为 50Hz 的交变电流。用刻度尺测得 OA＝
15.55cm，OB＝19.20cm，OC＝23.23cm，重锤的质量为 1.00kg，（g取9.8m/s2）。甲同学
根据以上数据算出：当打点计时器打到 B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了____J；
此时重锤的速度为____m/s。（结果均保留三位有效数字）
（2）某同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个
点的距离 h，算出了各计数点对应的速度 v，然后以 h为横轴、以 v2为纵轴作出了如图丙
所示的图线，图线的斜率近似等于____。
A．19.6B．9.8C．4.90
（3）图线明显未过原点 O的原因可能是____。
5．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）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D．小球的直径 d
（2）小球通过光电门 1时的瞬时速度 _______（用题中所给的物理量表示）。
（3）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 随
h变化的图像如图 2所示，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率 _______，就可以验
证小球下落过程中机械能守恒。
（4）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 随h图像的斜率为 ，则实验过程中所受的平均阻力 f与小球重力 的
比值_______（用 k、 表示）。
6．在一次实验中，质量为 M的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示，
（相邻计数点的时间间隔为T），那么：
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