2024北京重點(diǎn)校高一(下)期末物理匯編

實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

一、實(shí)驗(yàn)題

1.(2024北京北師大附中高一下期末)某小組同學(xué)利用圖1所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。

(1)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(tái)(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下列器材中，還必須

(2)實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到圖2所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、

B、C,測(cè)得它們到起始點(diǎn)。的距離分別為自、加、he,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T,

若從0點(diǎn)到B點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為o

(3)小張同學(xué)在多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增量總是略小于重力勢(shì)能的減少量，其原因是。

圖2

A.選用的重錘質(zhì)量過(guò)大

B.數(shù)據(jù)處理時(shí)出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤

C.空氣對(duì)重錘的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力

D.實(shí)驗(yàn)時(shí)操作不夠細(xì)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量不準(zhǔn)確

(4)小李同學(xué)想用圖3所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。他將一條輕質(zhì)細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，繩的兩端各系一個(gè)

小球a和b,b球的質(zhì)量是a球的3倍，用手托住6球，a球靜止于地面。當(dāng)繩剛好被拉緊時(shí)，釋放6球。

他想僅利用刻度尺驗(yàn)證。球落地前瞬間兩球的機(jī)械能之和與釋放時(shí)相等，請(qǐng)寫(xiě)出他需要測(cè)量的物理量以及

這些物理量應(yīng)滿足的關(guān)系式o

2.（2024北京通州高一下期末）某學(xué)生小組用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，已知當(dāng)?shù)?/p>

重力加速度為g。

（1）除重物、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含紙帶）、鐵架臺(tái)（含夾子）、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，還需要的器材是（填選項(xiàng)前

字母）

A.刻度尺B.秒表C.天平（含祛碼）D.交流電源

（2）下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的說(shuō)法不F確的是（填選項(xiàng)前字母）

A.釋放紙帶前應(yīng)先接通電源

B.釋放紙帶時(shí)，夾子應(yīng)貼近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

C.用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間

D.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度〃，通過(guò)丫=也了計(jì)算出瞬時(shí)速度v

（3）該小組學(xué)生按照正確的操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)4、

B、C,測(cè)得它們到起點(diǎn)。的距離分別為4、小、%。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為7。設(shè)重物的質(zhì)量為優(yōu)，從

打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能減少了,動(dòng)能增加了=

2.j41

<-----

hA------------H

"B

<-----he------------>

（4）下列操作可以減小實(shí)驗(yàn)誤差的是（填選項(xiàng)前字母）

A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩個(gè)限位孔在同一豎直面內(nèi)盡量上下對(duì)正

B.選用質(zhì)量和密度較大的重物。

C.實(shí)驗(yàn)前先用天平精確測(cè)量重物和夾子的質(zhì)量

D.盡量選擇距離。點(diǎn)近一些的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量

2

（5）從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測(cè)量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)下落的高度力，并計(jì)算出各點(diǎn)速度的平方廿，以L為縱

2

軸，//為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出如圖所示的圖線。在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，若圖像斜率

為，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。

3.（2024北京海淀高一下期末）某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

|打點(diǎn)

計(jì)時(shí)器一紙帶

（1）除圖中所示器材外，還必須使用的器材有（選填選項(xiàng)前的字母）。

A.交流電源B.天平（含祛碼）C.刻度尺D.秒表

（2）為了得到重物由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度V和下落高度h,某同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)

計(jì)了以下四種方案，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,其中合理的是（選填選項(xiàng)前的字母）。

A.測(cè)出物體下落高度/7,由打點(diǎn)間隔數(shù)算出下落時(shí)間通過(guò)v=gr計(jì)算出瞬時(shí)速度V

B.測(cè)出物體下落的高度人并通過(guò)丫=在證計(jì)算出瞬時(shí)速度v

C.根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)

2

速度V。并通過(guò)九=2計(jì)算得出高度

2g

D.測(cè)出物體下落的高度/7,根據(jù)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬

時(shí)速度V

（3）實(shí)驗(yàn)中得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C,測(cè)得它們到起始點(diǎn)。（速

度為0）的距離分別為例、與、生。已知重物質(zhì)量為相，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為

T。從打下。點(diǎn)到打下B點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能變化量/=,動(dòng)能變化量△《=。

(4)如圖所示為一種利用氣墊導(dǎo)軌“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置。將氣墊導(dǎo)軌水平放置，滑塊放在最右

側(cè)，并通過(guò)輕繩連接托盤(pán)和祛碼。通過(guò)測(cè)量可知擋光條的寬度為％托盤(pán)和祛碼總質(zhì)量為加，滑塊與擋光

條的總質(zhì)量為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，將滑塊移至圖示位置，測(cè)出擋光條到光電門距離為由靜止釋放

滑塊，讀出擋光條通過(guò)光電門的擋光時(shí)間為人己知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,不計(jì)一切摩擦和空氣阻力。請(qǐng)選

擇合適的研究對(duì)象，寫(xiě)出驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律所需要滿足的表達(dá)式。

4.(2024北京西城高一下期末)某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

(1)對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，下列操作中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有利的是()

A.精確測(cè)量出重物的質(zhì)量

B.兩限位孔在同一豎直線上

C.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘

D.先釋放重物，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

(2)某次實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量根=0.2kg,某同學(xué)選取了一條紙帶，如圖乙所示，尸是打下的第一個(gè)點(diǎn)，

A、B,C是連續(xù)打的點(diǎn)，根據(jù)紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)，從打下點(diǎn)尸至打下點(diǎn)B的過(guò)程中，重物重力勢(shì)能的減

少量為J,動(dòng)能增加量為Jo(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器頻率為50Hz,取g=9.8m/s?,結(jié)果均保留3位有

效數(shù)字)

單位：cm

（3）某同學(xué)在紙帶上選取了多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，利用正確的方法測(cè)量并計(jì)算出打相應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)重錘的速度v及它們

下落的高度/，，并通過(guò)描繪V2-/Z圖像去研究機(jī)械能是否守恒。若實(shí)驗(yàn)中重錘所受阻力不可忽略，且阻力大

小始終保持不變，那么合理的V2—/Z圖像應(yīng)該是圖中的（）

5.（2024北京西城高一下期末）假設(shè)在月球上利用自由落體運(yùn)動(dòng)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。器材

有：質(zhì)量根己知的重錘、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、秒表。

（1）將重錘懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，靜止時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為凡測(cè)量月球表面的重力加速度g月的實(shí)驗(yàn)原

理—（填寫(xiě)公式）；

（2）已知月球表面的重力加速度為g月。讓重錘由靜止開(kāi)始下落，測(cè)量下落的高度為〃，時(shí)間為人則重物的

重力勢(shì)能減少量|AEp卜—，動(dòng)能增加量性”|=—o

6.（2024北京石景山高一下期末）用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。重錘從高處由靜止下落，

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上點(diǎn)跡間的距離進(jìn)行測(cè)量，可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。已知當(dāng)

地重力加速度為g。

他1-夾子

（1）下列器材中，在本實(shí)驗(yàn)中需要使用的有（）

A.天平B.刻度尺C.秒表D.螺旋測(cè)微器

（2）如下圖所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,通過(guò)測(cè)量并計(jì)算出點(diǎn)B距

起始點(diǎn)。的距離為回，B、C兩點(diǎn)間的距離為尤/,C、。兩點(diǎn)間的距離為&,若相鄰兩點(diǎn)的打點(diǎn)時(shí)間間隔為

T,重錘質(zhì)量為如根據(jù)這些條件計(jì)算重錘從釋放到打下C點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能減少量Ag產(chǎn),動(dòng)能

增加量△&=O

7.（2024北京順義高一下期末）某學(xué)習(xí)小組利用如圖1所示的裝置做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)。在紙帶

上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別測(cè)量它們到起始點(diǎn)。的距離為心并計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v,畫(huà)出如圖2

所示聲一無(wú)圖像。若阻力作用不可忽略且大小不變，己知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,則畫(huà)出的圖像應(yīng)為圖中的圖

線（選填T"2”或"3”），其斜率2g（選填“小于”“大于”或“等于”）。

圖1圖2

8.（2024北京東城高一下期末）用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。重錘從高處由靜止開(kāi)始下

落，重錘上拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后,

即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間o

甲

（1）除圖甲中所示的裝置之外，還必須使用的器材是O

A.直流電源、天平（含祛碼）B.直流電源、刻度尺

C.交流電源、天平（含祛碼）D.交流電源、刻度尺

（2）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是（選填步驟前的字母）。

A.按照?qǐng)D甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)器材并連接好電源

B.先打開(kāi)夾子釋放紙帶，再接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶

C.測(cè)量紙帶上重錘下落過(guò)程中所選的兩點(diǎn)間的距離

D.根據(jù)測(cè)量及計(jì)算的結(jié)果比較重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能

（3）如圖乙所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,量得點(diǎn)A距起始點(diǎn)。的距

離為“，點(diǎn)A、C間的距離為心，點(diǎn)C、E間的距離為》，若相鄰兩點(diǎn)的打點(diǎn)時(shí)間間隔為T，設(shè)重錘的質(zhì)量

為相，根據(jù)這些條件寫(xiě)出重錘下落0C高度時(shí)的重力勢(shì)能減少量的表達(dá)式△紇=,動(dòng)能增加量的表達(dá)

式/=

OC。

.

-.?

"I5|

乙

（4）某同學(xué)利用如圖丙所示的氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，在氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩個(gè)光電門1、2,滑

塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過(guò)定滑輪與鉤碼相連。調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平后，掛上細(xì)線和鉤碼進(jìn)行實(shí)

驗(yàn)。測(cè)出光電門1、2間的距離L遮光條的寬度d,滑塊和遮光條的總質(zhì)量鉤碼質(zhì)量加。由數(shù)字計(jì)時(shí)

器測(cè)出遮光條通過(guò)光電門1、2的時(shí)間％、t2,則遮光條通過(guò)光電門1時(shí)的速度匕=；若系統(tǒng)機(jī)械能

守恒，則得到的表達(dá)式為（用乙、d、M、m、馬、g表示）。

9.（2024北京昌平高一下期末）（1）甲同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律?，F(xiàn)有的器材為：帶

鐵夾的鐵架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交流電源、紙帶、重錘、刻度尺、天平、秒表。

①完成本實(shí)驗(yàn)不需要的器材有.。（填入正確選項(xiàng)前的字母）

A.刻度尺B.天平C.秒表

②實(shí)驗(yàn)中得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、3、C,測(cè)得它們到起始點(diǎn)。（重

物開(kāi)始下落時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的第一個(gè)點(diǎn)）的距離分別為以、而、已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為兀從打。點(diǎn)到打2點(diǎn)的過(guò)程中，若想驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律成立，需要滿足的表

達(dá)式為ghe=

（2）乙同學(xué)在家里做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，用細(xì)線的一端系住一個(gè)較重

的小鐵鎖（可視為質(zhì)點(diǎn)），另一端纏系在一支筆上，將筆放在水平桌面的邊上（記為。點(diǎn)），用較重的書(shū)壓

住。將鐵鎖拉至與桌面等高處（細(xì)線拉直）由靜止釋放。在筆的正下方某合適位置放一小刀，細(xì)線經(jīng)過(guò)

時(shí)，立即被割斷，鐵鎖繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，落在水平地面上。該同學(xué)測(cè)得筆到地面的距離為九筆到鐵鎖的距

離為/,筆到鐵鎖落地點(diǎn)的水平距離為s。若滿足s?=（用/和人表示），即可驗(yàn)證鐵鎖從釋放至運(yùn)

10.（2024北京朝陽(yáng)高一下期末）利用如圖甲所示裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。通過(guò)比較重物在某

兩點(diǎn)間動(dòng)能增加量公心與重力勢(shì)能（選填“增加量”或“減少量”）AEp就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。實(shí)驗(yàn)

中，先接通電源，再釋放重物，得到一條如圖乙所示的紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B,C,

測(cè)得它們到起始點(diǎn)。的距離分別為4、怎、生。重物的質(zhì)量用機(jī)表示，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,打點(diǎn)

計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為7。從打。點(diǎn)到打8點(diǎn)的過(guò)程中，重物的△￡「=;公心=。?&9：。

9AB(U

1______也k'1J

■------------------hc------------------』

乙

11.（2024北京朝陽(yáng)高一下期末）如圖甲所示，某同學(xué)采用重物自由下落的方法“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”。

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為力當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。

(1)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是

A.重物的體積越大越好

B.實(shí)驗(yàn)前必須用天平測(cè)出重物的質(zhì)量

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)先通電，打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶

(2)以下是實(shí)驗(yàn)相關(guān)的操作步驟：其中不正確的步驟有。

A.根據(jù)圖示安裝實(shí)驗(yàn)器材

B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上

C.根據(jù)紙帶測(cè)量重物下落的距離

D.更換紙帶，重做幾次

(3)若已知重物的質(zhì)量為相，按實(shí)驗(yàn)要求正確選出紙帶，用毫米刻度尺測(cè)量連續(xù)三個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)A、8、C到起

始點(diǎn)。的距離如圖乙所示，從打。點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量公綜=,動(dòng)能的增加

量。

12.(2024北京大興高一下期末)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量為加=200g的重物自由下落，

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示。。為紙帶下落的起始點(diǎn)，

A、B、C為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔T=0.02s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/p>

g=9.80m/s2,那么：

ABC單位:cm、

?15.55—

J]920T

--------23.23

(1)在實(shí)驗(yàn)操作中出現(xiàn)如圖所示的四種情況，其中操作正確的是一(填選項(xiàng)下字母)。

（2）計(jì)算B點(diǎn)瞬時(shí)速度時(shí)，甲同學(xué)用場(chǎng)=2gSOB,（填

“甲”或“乙”）同學(xué)。（SOB與Sc分別表示紙帶上。、B和A、C兩點(diǎn)之間的距離）

（3）同學(xué)丙想根據(jù)紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)一步計(jì)算重物和紙帶下落過(guò)程中所受的阻力，為此他計(jì)算出紙帶下落

的加速度為m/s2（保留三位有效數(shù)字），從而計(jì)算出阻力戶.N?

13.（2024北京懷柔高一下期末）利用圖所示裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周

（1）甲同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行了如下操作，其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是.（選填選項(xiàng)前的字母）。

A.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到直流電源上B.應(yīng)選體積小、質(zhì)量大的重物C.釋放紙帶前，紙帶應(yīng)保持豎直

（2）甲同學(xué)從打出的紙帶中選出符合要求的一條紙帶，如下圖所示（其中一段紙帶圖中未畫(huà)出）。圖中。

點(diǎn)為打出的起始點(diǎn)，且速度為零。選取在紙帶上連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C、D、E、尸作為計(jì)數(shù)點(diǎn)。測(cè)出C、

D、E點(diǎn)距起始點(diǎn)。的距離分別為九、魚(yú)、％，由此可計(jì)算出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下。點(diǎn)時(shí)重物下落的瞬時(shí)速度

V

D二m/s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。用機(jī)表示重物的質(zhì)量，在誤差允許的范圍內(nèi)，若滿足表達(dá)式

（3）乙同學(xué)在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)不慎將紙帶前半部分損壞，找不到起始點(diǎn)了，于是他利用剩余的紙帶，用

（2）中方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行驗(yàn)證。如圖所示，重新任選某點(diǎn)為。，選取在紙帶上連續(xù)打出的點(diǎn)A、

B、C、D、E、尸作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量出C、D、￡點(diǎn)到。點(diǎn)的距離分別為九、用、h3,用（2）中表達(dá)式進(jìn)

行驗(yàn)證。發(fā)現(xiàn)表達(dá)式左側(cè)mg4的數(shù)值比表達(dá)式右側(cè)的數(shù)值小了很多，最可能的原因是

)AB()E

7L*

<___________h___________>

,_______________A

<-----------------------------------質(zhì)----------------------------------->

（4）丙同學(xué)設(shè)想采用另一種方法研究機(jī)械能是否守恒：在圖中的紙帶上，先分別測(cè)量出從。點(diǎn)到4B,

C、D、E、尸點(diǎn)的距離/z,再計(jì)算對(duì)應(yīng)2、C、D、E各點(diǎn)的重物速度V。請(qǐng)幫助丙同學(xué)在圖中畫(huà)出/一/?圖

像的示意圖_____,并說(shuō)明如何利用該圖像判斷重物下落過(guò)程中機(jī)械能是否守恒。

V2A

OA

二、解答題

14.（2024北京豐臺(tái)高一下期末）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)

驗(yàn)裝置安裝好后，用手提住紙帶上端，接通電源后讓重物由靜止開(kāi)始下落。

甲乙丙

（1）除圖甲所示器材外，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有

A.直流電源B.交流電源

C.天平及祛碼D.刻度尺

（2）某次實(shí)驗(yàn)中所用重物的質(zhì)量根=01kg,打出的紙帶如圖乙所示，。是打下的第一個(gè)點(diǎn)，1、2、3、4是

連續(xù)打的四個(gè)點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)間時(shí)間間隔為0.02s,根據(jù)紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)，從打下點(diǎn)。至打下點(diǎn)2的過(guò)程

中，重物動(dòng)能的增加量為Jo（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

（3）小明同學(xué)利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到了重物重力勢(shì)能減少量和動(dòng)能增加量分別與重物下

降高度場(chǎng)的關(guān)系，如圖丙所示。圖丙中實(shí)線表示重物（選填“重力勢(shì)能減少量”或“動(dòng)能增加量”）。

由圖丙可知，隨著增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，主要原因是o

參考答案

1.(1)AB

⑵他=與廣

07

⑶C

(4)6球開(kāi)始下落時(shí)的高度％和。球上升到最高點(diǎn)距地面的高度生，h2=1.5hi

【詳解】(1)A.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要低壓交流電源，A正確；

B.紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離需要刻度尺測(cè)量得到，B正確；

C.由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，因此不需要秒表，C錯(cuò)誤；

D.該實(shí)驗(yàn)是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，即驗(yàn)證

mgh=—mv2

可得

因此不需要天平(含祛碼)測(cè)量重物的質(zhì)量，D錯(cuò)誤。

故選ABo

(2)由題意可知，重物從。點(diǎn)到8點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量

A￡p=mghB

紙帶上打8點(diǎn)時(shí)重物的速度

A/zhc-hA

Vb~\t~2T

可知重物動(dòng)能的增加量

改=；加4

若從0點(diǎn)到2點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為

"叫=；1m4

OD0^2

(3)A.選用的重錘質(zhì)量過(guò)大會(huì)減小實(shí)驗(yàn)誤差，A錯(cuò)誤；

BCD.小張同學(xué)在多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增量總是略小于重力勢(shì)能的減少量。因此該實(shí)驗(yàn)的誤差不是數(shù)據(jù)處理

時(shí)出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量不準(zhǔn)確，其原因是空氣對(duì)重錘的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力產(chǎn)生，BD

錯(cuò)誤,C正確。

故選C。

(4)由題意可知，b球落地前瞬間，兩小球的速度大小相等，之后a球做豎直上拋運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，因此需

要測(cè)量的物理量是6球開(kāi)始下落時(shí)的高度兒和a球上升到最高點(diǎn)距地面的高度也，設(shè)小球做豎直上拋時(shí)的

初速度為V,可得

2g仇-4)=丫,人球釋放時(shí)兩球的機(jī)械能

g=3mgh}b球落地前瞬間兩球的機(jī)械能

E2=mg%+—（3m+m）v

由機(jī)械能守恒可得

4—E2

31ng九=mgh1+g（3m+m）v2

聯(lián)立解得

b=1.5%

2.(1)AD

(2)CD

⑶mghBiW

ST2

(4)AB

(5)g

【詳解】(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要連接交流電源；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為測(cè)量時(shí)間的工具，不需要秒表；需要用到

刻度尺測(cè)量紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離；由于驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式中質(zhì)量可以約去，所以不需要天平

(含祛碼)。

故選ADo

(2)A.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，故A正確；

B.釋放紙帶時(shí)，為了充分利用紙帶，夾子應(yīng)貼近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故B正確；

C.重物下落的時(shí)間可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到，不需要秒表測(cè)量，故C錯(cuò)誤；

D.若由v=計(jì)算出瞬時(shí)速度％則機(jī)械能一定守恒，實(shí)驗(yàn)無(wú)意義，故D錯(cuò)誤。

本題選擇不正確的，故選CD。

(3)[1]重物的重力勢(shì)能減少了

△Ep=mghB

⑵打B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度為

X

v_AC=%-&

B一行一2T

動(dòng)能增加了

k28T2

(4)A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩個(gè)限位孔在同一豎直面內(nèi)盡量上下對(duì)正，可以減小紙帶和限位孔間的摩擦，故A

正確；

B.選用質(zhì)量和密度較大的重物，減小空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，故B正確；

C.重物和夾子的質(zhì)量在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式中可以消掉，故c錯(cuò)誤；

D.為了減小測(cè)量誤差，盡量選擇距離。點(diǎn)遠(yuǎn)一些的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，故D錯(cuò)誤。

故選AB。

(5)根據(jù)機(jī)械能守恒

mgh=；mv2

整理得

V2,

—=gh

所以，圖線與-/z的斜率為g。

3.(1)AC

Q)D

⑶-崛與二

(4)mgl=—(M+m)(—)2

2t

【詳解】(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要連接交流電源，需要用刻度尺測(cè)量紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離；由于驗(yàn)證機(jī)械能

守恒的表達(dá)式中質(zhì)量可以約去，所以不需要天平；通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以知道紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔，

所以不需要秒表。

故選ACo

(2)AB.不可以用丫=8/計(jì)算出瞬時(shí)速度v,也不可以通過(guò)n="^計(jì)算出瞬時(shí)速度v,因?yàn)檫@樣默認(rèn)重

物做自由落體運(yùn)動(dòng)，失去了驗(yàn)證的意義，故AB錯(cuò)誤；

2

C.不可以通過(guò)力=9計(jì)算得出高度〃，因?yàn)檫@樣默認(rèn)重物做自由落體運(yùn)動(dòng)，失去了驗(yàn)證的意義，故C錯(cuò)

誤；

D.測(cè)出物體下落的高度根據(jù)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬

時(shí)速度v，故D正確。

故選D。

(3)[1]從打下。點(diǎn)到打下8點(diǎn)的過(guò)程中，重物的重力勢(shì)能變化量為

AEP=-mghB

⑵打下3點(diǎn)時(shí)，重物的速度大小為

從打下。點(diǎn)到打下2點(diǎn)的過(guò)程中，重物的動(dòng)能變化量為

2

m(hc-hA)

-8p

(4)根據(jù)題意可知，滑塊經(jīng)過(guò)光電門的速度為

d

v=-

t

則從靜止釋放到滑塊經(jīng)過(guò)光電門過(guò)程，系統(tǒng)增加的動(dòng)能為

；(M+ni)v2-。=g(M+/?/)(—)2

系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能為

A￡p=mgl

則驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律所需要滿足的表達(dá)式為

mgl=；+771)(—)2

4.(DBC

(2)0.09820.0960

⑶A

【詳解】(1)A.實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證"磔=＞加，質(zhì)量可以約去，故不需要測(cè)量重物的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤;

B.兩限位孔在同一豎直線上可減小紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦，故B正確；

C.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘可減小阻力的影響，故C正確；

D.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再釋放重物，故D錯(cuò)誤。

故選BC。

(2)口］從打下點(diǎn)P至打下點(diǎn)B的過(guò)程中，重物重力勢(shì)能的減少量為

AEp=mghpB=0.2x9.8x5.01x102J=0.0982J

⑵打點(diǎn)周期為T=。.02s,打下點(diǎn)8時(shí)重物的速度為

v?=^^=0.98m/s

B2T

故動(dòng)能增加量為

1,

2

AEk=-mvs=0.0960J

(3)根據(jù)牛頓第二定律得

mg—f=ma

根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

v2=2ah

聯(lián)立可得

故可知圖像為一條過(guò)原點(diǎn)的直線。

故選Ao

21nh°

⑵mgfjh

【詳解】(1)根據(jù)

F=mg月

可得月球表面的重力加速度

F

月=一

8m

(2)［1］重物的重力勢(shì)能減少量

|△耳|=根8月人

⑵下落的末速度為

2h

v=——

t

動(dòng)能增加量

lI122mh2

小A紜F|=7切=—r-

6.(1)B

(2)mg^+xj；機(jī)(耳上)2

【詳解】(1)A.驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式中，重錘的質(zhì)量可以約去，故不需要使用天平，故A錯(cuò)誤;

B.實(shí)驗(yàn)需使用刻度尺量取紙帶上兩點(diǎn)間的距離，故B正確；

C.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器具有計(jì)時(shí)的功能，故不需要使用秒表，故C錯(cuò)誤；

D.實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量重錘的大小，故不需要使用螺旋測(cè)微器，故D錯(cuò)誤。

故選B。

(2)口］重錘從釋放到打下C點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能減少量

A￡p=mgh=mg{x0+%)

⑵根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程平均速度，打下C點(diǎn)時(shí)的速度為

y__—+%2

c~2T~2T

動(dòng)能增加量為

AE.=—mvl=—m(Xl+%2)2

222T

7.2小于

【詳解】川⑵設(shè)阻力大小為力則下落過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理，有

12

mgh-fh=—mv

與圖像對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系為

y=2(g1)h

m

即圖像為一條過(guò)原點(diǎn)的直線，與圖線2對(duì)應(yīng)，斜率

笈=2(g——)<2g

m

8.(1)D

(2)B

m{s+")2

"2g(So+Sl)i

⑶~32T5-

d_r屋.“'J1

(4)mgL=—(M+m)(p--；

【詳解】（1）除圖甲中所示的裝置之外，還必須使用的器材是交流電源、刻度尺；因驗(yàn)證的表達(dá)式兩邊都

有質(zhì)量，則不需要測(cè)量重物的質(zhì)量。故選D。

（2）A.按照?qǐng)D甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)器材并連接好電源，該步驟正確;

B.先接通電源開(kāi)關(guān)，再打開(kāi)夾子釋放紙帶打出一條紙帶，該步驟錯(cuò)誤;

C.測(cè)量紙帶上重錘下落過(guò)程中所選的兩點(diǎn)間的距離，該步驟正確;

D.根據(jù)測(cè)量及計(jì)算的結(jié)果比較重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能，該步驟正確。

故選B。

（3）[1]重錘下落0C高度時(shí)的重力勢(shì)能減少量的表達(dá)式

NEp=mg{s0+s^

[2]打C點(diǎn)時(shí)重物的速度

s,+s。

v=———

c,4T

動(dòng)能增加量的表達(dá)式

2

m(s1+52)

32〃

（4）[1]遮光條通過(guò)光電門1時(shí)的速度

d

⑵遮光條通過(guò)光電門2時(shí)的速度

d

若系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則

1919

mgL=—+m)v2--+m)vl

即得到的表達(dá)式為

r1

mgL=—(M+機(jī))(3-早

9.(1)BC

8T2

(2)4(//-/)/

【詳解】（1）①⑴由于驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式中質(zhì)量可以約去，所以不需要天平；通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以

得到紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔，所以不需要秒表；需要使用刻度尺測(cè)量紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離o

故選BC。

②⑵從打O點(diǎn)到打8點(diǎn)的過(guò)程中，重物減少的重力勢(shì)能為

=mghB

打8點(diǎn)時(shí)重物的速度大小為

X

v_AC_^C~^A

VD——

2T2T

則從打。點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重物增加的動(dòng)能為

根據(jù)機(jī)械能守恒可得

J1—4\2

m

mgh=~(2T)

則若想驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律成立，需要滿足的表達(dá)式為

ec-/皂＞

gh=

B8T2

（2）從鐵鎖靜止釋放到細(xì)線被割斷前瞬間，根據(jù)機(jī)械能守恒可得

mgl=；mv2

細(xì)線被割斷后，鐵鎖做平拋運(yùn)動(dòng)，則有

h-l=^gt2

s=vt

聯(lián)立可得

mgl=-ms2——

22(/z-Z)

整理可得若滿足

S2=4(1)1

即可驗(yàn)證鐵鎖從釋放至運(yùn)動(dòng)到筆正下方的過(guò)程機(jī)械能守恒。

10.減少量mghB

【詳解】口］［2］通過(guò)比較重物在某兩點(diǎn)間動(dòng)能增加量△線與重力勢(shì)能減少量Al就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。

從打。點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重物的

=mghB

11.(1)C

(2)B

時(shí)2

⑶mgl^2("-4)

8

【詳解】（1）A.重物應(yīng)該選擇密度較大、體積較小的，以減小阻力的影響，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.要驗(yàn)證的表達(dá)式兩邊都有質(zhì)量可以約掉，則不需用天平測(cè)出重物的質(zhì)量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)先通電，打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，選項(xiàng)C正確；

故選Co

（2）A.按照?qǐng)D示的裝置安裝器件，該步驟正確，A錯(cuò)誤；

B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出端上，該步驟不正確，B正確；

C.測(cè)量打出的紙帶上兩點(diǎn)之間的距離為重物下落的距離，該步驟正確，C錯(cuò)誤；

D.改換紙帶，重做幾次，該步驟正確，D錯(cuò)誤。

故選B。

（3）口]打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為人打點(diǎn)周期為:，從打。點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量

公綜=mgh,

[2]2點(diǎn)速度等于AC兩點(diǎn)平均速度

%也一%）f

B2T2

則動(dòng)能的增加量

"礦2(〃3-4)2

常=