第八章機械能守恒定律第五節實驗：驗證機械能守恒定律基礎達標（含解析）一、單選題1．關于驗證機械能守恒定律的實驗，下列說法中正確的是（）A．必須測出重物的質量B．必須用秒表測出重物下落的時間C．先釋放紙帶，再接通打點計時器電源D．紙帶起始端點跡模糊，也可用于驗證機械能守恒2．關于“驗證機械能守恒定律”的實驗中，以下說法正確的是()A．實驗中摩擦不可避免，因此紙帶越短越好，因為紙帶越短，克服摩擦力做的功就越小，誤差就越小B．稱出重錘的質量C．紙帶上第1、2兩點間距若不接近2mm，則無論怎樣處理實驗數據，實驗誤差一定較大D．處理打完點的紙帶時，可以直接利用打點計時器打出的實際點跡，而不必采用“計數點”的方法3．在“驗證機械能守恒定律”實驗中，能直接從紙帶上測得的物理量是（）A．重物下落的高度B．重物下落至某高度時的速度C．重物下落的加速度D．重物下落過程中減少的重力勢能4．用圖示裝置驗證機械能守恒定律，由于安裝不到位，電火花計時器兩限位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時受到較大的阻力，這樣實驗造成的結果是（）A．重力勢能的減小量明顯大于動能的增加量B．重力勢能的減小量明顯小于動能的增加量C．重力勢能的減小量等于動能的增加量D．以上幾種情況都有可能5．小明利用如圖所示裝置進行“驗證機械能守恒定律”的實驗，下列說法正確的是（）A．必須用天平測量重物的質量B．必須用秒表測出下落時間t，通過計算出瞬時速度C．應先釋放紙帶，再接通電源D．打點計時器使用的是交流電源6．在研究重物自由下落過程中機械能守恒的實驗中，得到如圖所示的一條紙帶，該紙帶上最初打出的幾個點不清楚，紙帶上留下的是后面的一些點算出打下B、C兩點時重物的速度分別是、，測得B、C兩點間的距離為h，那么驗證機械能守恒的表達式可寫為（）A． B．C． D．7．利用自由落體運動驗證機械能守恒定律時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度和下落高度．某班同學利用實驗得到的紙帶，設計了以下四種測量方案，正確的是（）A．用刻度尺測出物體下落的高度，并測出下落時間，通過計算出瞬時速度B．用刻度尺測出物體下落的高度，并通過計算出瞬時速度C．根據勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該段時間內的平均速度，測算出某點的瞬時速度，并通過計算出物體下落至該點的高度D．用刻度尺測出物體下落至某點的高度，根據勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該段時間內的平均速度，測算出該點的瞬時速度8．為驗證在自由落體過程中物體的機械能是守恒的，某同學利用實驗系統設計了一個實驗，實驗裝置如圖所示，圖中A、B兩點分別固定了兩個速度傳感器，速度傳感器可以測出運動物體的瞬時速度。在實驗中測得一物體自由下落經過A點時的速度是v1，經過B點時的速度是v2，為了證明物體經過A、B兩點時的機械能相等，這位同學又設計了以下幾個步驟，你認為其中不必要或者錯誤的是()A．用天平測出物體的質量B．測出A、B兩點間的豎直距離C．利用mv－mv算出物體從A點運動到B點的過程中動能的變化量D．驗證v－v與2gh是否相等9．做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，一同學分析得出的實驗結果是重錘重力勢能的減少量小于動能的增加量。下列對造成該實驗結果的原因分析正確的是（）A．空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力B．選用重錘的質量過大C．交流電源的頻率大于50HzD．交流電源的頻率小于50Hz10．用落體法驗證機械能守恒定律的實驗中得到如圖所示紙帶。根據紙帶算出相關各點的速度v，測量出下落距離h，則以為縱軸，以h為橫軸畫出的圖像應是()A． B． C． D．11．在“驗證機械能守恒定律”實驗中，紙帶將被釋放瞬間的四種情景如照片所示，其中最合適的是A． B． C． D．12．“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置如圖所示，實驗中發現重物增加的動能略小于減少的重力勢能，其主要原因是（）A．重物的質量過大 B．重物的體積過小C．電源的電壓偏低 D．重物及紙帶在下落時受到阻力二、解答題13．如圖所示，傾角為30°的光滑斜面的下端有一足夠長的水平傳送帶，傳送帶正以4m/s的速度順時針運動，一個質量為2kg的物體（可視為質點），從h=高處由靜止沿斜面下滑，物體經過A點，不管是從斜面到傳送帶還是從傳送帶到斜面，其速率都不發生變化。已知物體與傳送帶間的動摩擦力因數為，取g=10m/s2，求：（1）物體從第一次滑上傳送帶到第一次離開傳送帶所用的時間；（2）物體從第一次滑上傳送帶到第一次離開傳送帶摩擦產生的熱量。14．如圖所示，光滑圓弧面與水平面和傳送帶分別相切于B、C兩處，垂直于。圓弧所對的圓心角，圓弧半徑，足夠長的傳送帶以恒定速率順時針轉動，傳送帶與水平面的夾角。一質量的小滑塊從A點以的初速度向B點運動，A、B間的距離。小滑塊與水平面、傳送帶之間的動摩擦因數均為。重力加速度，，。求：(1)小滑塊第一次滑到C點時的速度；(2)小滑塊到達的最高點離C點的距離；(3)小滑塊最終停止運動時距離B點的距離。15．如圖a所示，AB段是長s=10m的粗糙水平軌道，BC段是半徑R=的光滑半圓弧軌道。有一個質量m=的小滑塊，靜止在A點，受水平恒力F作用，從A點開始向B點運動，剛好到達B點時撤去力F。小滑塊經過半圓弧軌道B點時，用DIS力傳感器測得軌道對小滑塊支持力的大小為FN，若改變水平恒力F的大小，FN會隨之變化，實驗得到FN-F圖像如圖b，g取10m/s2。(1)若小滑塊經半圓弧軌道從C點水平拋出，恰好落在A點則小滑塊在C點的速度大小是多少？(2)滑塊與水平軌道間的動摩擦因數為多大？(3)要使小滑塊始終不脫離軌道，求水平恒力F的范圍。

參考答案1．D【解析】A．實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，式子兩邊都有質量，可以約去，實驗不需要測量重物的質量，故A錯誤；

B．實驗不需要用秒表測出重物下落的時間，故B錯誤；

C．開始記錄時，應先給打點計時器通電打點，然后再釋放重錘，讓它帶著紙帶一同落下，如果先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時時器的電源，由于重物運動較快，不利于數據的采集和處理，會對實驗產生較大的誤差，故C錯誤；

D．紙帶起始端點跡模糊，可以選比較清晰的點作為初始位置，所以可以用來驗驗證機械能守恒，故D正確。

故選D。2．D【解析】A．在打紙帶時，紙帶太短了，不易打出符合實驗要求的紙帶，A錯誤；B．由于質量可以約去，故不需要稱出重錘的質量，B錯誤；C．紙帶上第1、2兩點的間距不接近2mm，是由于通電后釋放重錘時操作不同步造成的，不會影響驗證結果，C錯誤；D．處理紙帶時，由于自由落體加速度較大，紙帶上點跡距離較大，故可直接用實際點跡測量研究，D正確。故選D。3．A【解析】A．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，需要驗證的方程是直接測量的是：用刻度尺測量重物體下落的高度，故A正確；B．重物下落至某高度時的速度，用平均速度公式計算得到，故B錯誤；C．重力加速度是當地的重力加速度，查表得到，故C錯誤；D．重物下落過程中減少的重力勢能，用公式計算得到，故D錯誤。故選A。4．A【解析】由于重物下落時要克服阻力做功，重物減少的重力勢能轉化為重物的動能和系統的內能，故重力勢能的減小量大于動能的增加量，A正確．5．D【解析】A．要驗證的是mgh與是否相等，即驗證gh與是否相等，故不需要用天平測量重物的質量，A錯誤；B．若用來計算瞬時速度v，則相當于用機械能守恒定律來驗證機械能守恒定律，B錯誤；C．為了有效使用紙帶，實驗時應先接通電源，再釋放紙帶，C錯誤；D．打點計時器必須采用交流電源才能正常工作，D正確。故選D。6．B【解析】從B運動到C的過程中，重力勢能的減少量為動能的增加量為所以驗證機械能守恒的表達式為即故選B。7．D【解析】AB．由于空氣阻力和紙帶與打點計時器間的摩擦阻力的作用，使得物體由靜止開始自由下落的運動不是自由落體運動，而都是自由落體運動的公式，AB錯誤；CD．物體下落到某點時的瞬時速度，應根據勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該段時間內的平均速度測算得到，而物體下落的高度是用刻度尺測量得到的，不是計算得到的，C錯誤，D正確。故選D。8．A【解析】AD．若機械能守恒，則即驗證與2gh是否相等，不需要測量質量，故A錯誤，符合題意，D正確，不符合題意；B．實驗中需要測量從A到B過程中重力勢能的減小量，因此需要測量AB之間的距離h，故B正確，不符合題意；C．A點運動到B點的過程中利用算出物體從A點運動到B點的過程中動能增加量，故C正確，不符合題意。故選A。9．D【解析】A．在重錘下落過程中，重錘需克服空氣的阻力及打點計時器對紙帶的阻力做功，重錘減少的重力勢能在克服阻力做功的過程中消耗掉一部分，因此重錘減少的重力勢能總是大于重錘增加的動能，故A錯誤；B．“驗證機械能守恒定律”的實驗結論與重錘的質量無關，故B錯誤；CD．若交流電的頻率，由于速度值仍按頻率為50Hz計算，頻率的計算值比實際值偏大，周期值偏小，算得的速度值偏大，動能值也就偏大，則可能出現的結果，故C錯誤，D正確。故選D。10．C【解析】由機械能守恒定律得：mgh＝mv2得＝gh，可以看出與h成正比例關系，圖線是過原點的直線，ABD錯誤，C正確。故選C。11．D【解析】A．紙帶彎曲了，在重錘下落過程中，紙帶與計時器之間的摩擦會造成較大的實驗誤差；B．重錘沒有靠緊計時器，紙帶上記錄的點會比較密集，清晰可用的計數點會減少，增大測量誤差，而且紙帶彎曲了，在重錘下落過程中，紙帶與計時器之間的摩擦會造成較大的實驗誤差；C．重錘沒有靠緊計時器，紙帶上記錄的點會比較密集，清晰可用的計數點會減少，增大測量誤差；D．重錘靠緊計時器，紙帶上記錄的點間距會比較明顯，清晰可用的計數點會較為充足，測量誤差較小，紙帶拉直了，在重錘下落過程中，紙帶與計時器之間的摩擦造成的實驗誤差較??；12．D【解析】A．重物的質量過大，重物和紙帶受到的阻力相對較小，所以有利于減小誤差，故A錯誤；B．重物的體積過小，有利于較小阻力，所以有利于減小誤差，故B錯誤；C．電源的電壓偏低，電磁鐵產生的吸力就會減小，吸力不夠，打出的點也就不清晰了，與誤差的產生沒有關系，故C錯誤；D．重物及紙帶在下落時受到阻力，從能量轉化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉化給了動能還有一部分轉化給摩擦產生的內能，所以重物增加的動能略小于減少的重力勢能，故D正確。故選D。13．（1）；（2）144J【解析】（1）物體下滑到A點，根據機械能守恒有mgh=解得v1=8m/s根據牛頓第二定律有ma=mgsin30°解得a1=5m/s2則運動時間為t1==物體上傳送帶的速度大于傳送帶的速度所以物體以傳送帶的度v=4m/s返回，取向右為正由向右v=v1+a2t2可得t2=由

由t3=得t3=t總=t2+t3=

（2）傳送帶的位移為x傳=vt2=則相對位移為x相=x傳-x物=+=故產生的熱量為Q=fx相=144J14．(1)6m/s；(2)5m；(3)【解析】(1)C離B的高度小滑塊從A到C應用動能定律有物塊第一次滑到C點時的速度(2)物塊在傳送帶上上滑的加速度由得由于物塊在傳送帶上繼續減速上滑的加速度物體到達的最高點離C點的距離(3)滑塊沿傳動帶加速返回到C點C到停止代入數據解得小滑塊最終停止運動時距離B點的距離為。15．(1)10m/s；