高三物理实验试题汇编验证机械能守恒定律.docx
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高三物理实验试题汇编验证机械能守恒定律
1（2012湖北三市期末联考）．（6分）某同学利用验证机械能守恒定律的实验装置来测定当地的重力加速度，该同学在通过实验得到的纸带上选取6个点，每相邻两个点之间的时间间隔均为T，其中1、2、3点相邻，4、5、6点也相邻．3、4点之间还有几个不清楚的点．若测得1、3距离为
，4、6之间的距离为
，2、5之间的距离为
．则第2点速度的表达式
=，重力加速度的表达式是g=。
1.（6分）答案：
，（3分）
（3分）
2（2012广东汕头质量检测）.
（1）（8分）某同学利用图甲中器材验证机械能守恒实验.如图乙是该实验得到的一条点迹清晰的纸带，现要取A、B两点来验证实验，已知打点计时器每隔0.02s打一个点.（计算结果保留三位有效数字）
请回答下列问题：
①可以判断，连接重物的夹子应夹在纸带的端（填“左”或“右”）；
②若x2=4.80cm，则在纸带上打下记数点B时的速度vB=m/s.
③若x1数据也已测出，则实验还需测出物理量为.
④若分析实验结果发现重物下落过程中减少的重力势能明显大于其增
加的动能，则可能的原因是：
.
2
（1）①左（2分）②1.20（2分）③AB之间的距离或hAB（2分）
④重物的质量太小或摩擦阻力太大（2
3（2012徐州第一次质量检测）．（8分）为探究物体在下落过程中机械能是否守恒，某同学采用实验装置如图所示．
（1）其设计方案如下：
让质量为m的立方体小铁块从开始端自由下落，开始端至光电门的高度差为h，则此过程中小铁块重力势能的减少量为 ；测出小铁块通过光电门时的速度v，则此过程中小铁块动能增加量为；比较这两个量之间的关系就可得出此过程中机械能是否守恒．（已知当地重力加速度大小为g）
（2）具体操作步骤如下：
A．用天平测定小铁块的质量m；
B．用游标卡尺测出立方体小铁块的边长d；
C．用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离h（
）；
D．电磁铁先通电（电源未画出），让小铁块吸在开始端；
E．断开电源，让小铁块自由下落；
F．计时装置记录小铁块经过光电门所用时间为t，计算出相应速度v；
G．改变光电门的位置，重复C、D、E、F等步骤，得到七组（hi，
）数据；
H．将七组数据在
坐标系中找到对应的坐标点，拟合得到如图所示直线．
上述操作中有一步骤可以省略，你认为是（填步骤前的字母）；计算小铁块经过光电门的速度表达式v=．
（3）若
图线满足条件，则可判断小铁块在下落过程中机械能守恒．
3.答案：
4.（2012山东潍坊高三期末）．（4分）某同学用如图所示装置测量小滑块与水平面间的动摩擦因数
。
轨道AC光滑，与水平面相切于C点，从轨道某一高度处由静止释放滑块，小滑块停在B点
（1）应测量的物理量及符号是：
（2）写出动摩擦因数
的表达式（用所测物理量符号表示）
5（2012上海静安区一模）．（6分）如图所示，物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，放手后，A向下B向上加速运动，现要利用此装置验证机械能守恒定律。
（1）若选定物块A从静止开始下落的过程中进行测量，则需要测量的物理量有_________。
（选填下面的序号）
①物块A和B的质量；
②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；
③绳子的长度。
（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：
①绳的质量要轻；
②尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；
③两个物块的质量之差要尽可能小。
以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_________。
（3）写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议______________________。
5（6分）
（1）①②；
（2）①②；
（3）例如：
“对同一高度进行多次测量取平均值”，“选取受力后相对伸长尽量小的绳子”等等
6（2012上海杨浦高三学科测试）.（6分）在学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”中，为了研究势能与动能转化时的规律，需要按正确的实验步骤来完成．
（1）请按正确的实验顺序填写下列步骤：
________．
①开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“研究机械能守恒定律”，软件界面．
②卸下“定位挡片”和“小标尺盘”，安装光电门传感器并接入数据采集器．
③摆锤置于A点，点击“开始记录”，同时释放摆锤，摆锤通过D点的速度将自动记录在表格的对应处．
④把光电门传感器放在大标尺盘最底端约D点，并以此作为零势能点．A、B、C点相对于D点的高度已事先输入，作为计算机的默认值．
⑤点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能．
⑥依次将光电门传感器放在标尺盘的C、B点，重复实验，得到相应的数据．
（2）在实验过程中，是否有重要的实验步骤遗漏？
若有，请写出该步骤的内容：
7.（2012河南三门峡调研）.（6分）如图为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）“验证机械能守恒定律”的实验装置，将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平，将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，砝码落地前挡光条已通过光电门2。
利用和光电门连接的计算机读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间Δt1和Δt2。
用游标卡尺测出挡光条的宽度l，用刻度尺测出两光电门中心之间的距离s，则
（1）若要验证砝码（包括托盘）和滑块（包括挡光条）组成的系统机械能守恒，本实验还需要用仪器测量的物理量是。
（2）如果满足关系式，则可认为验证了砝码（包括托盘）和滑块（包括挡光条）组成的系统机械能守恒定律。
7.
（1）滑块和挡光条的总质量M、托盘和砝码的总质量m（3分）
（2）
（3分）
8.（2012上海徐汇区期末测试）．（6分）学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图（a）所示，某组同学在一次实验中，选择DIS以图像方式显示实验的结果，所显示的图像如图（b）所示。
图像的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能EP、动能Ek或机械能E。
试回答下列问题：
0.40
0.80
1.20
1.60
0
0.5
1.5
h/（×10-1）m
EpEkE/（×10-2）J
丙
甲
乙
1.0
（b）
（a）
接数据采集器
J
J
v0=0
定位挡片
（1）在定量研究机械能守恒定律之前需要进行定性研究的实验，实验中用到图中的定位挡片，它的作用是_______________。
（单项选择）
（A）保证小球每次从同一高度释放。
（B）保证小球每次摆到同一高度。
（C）观察受到阻挡后小球能否摆到另外一侧接近释放时的同一高度。
（D）观察受到阻挡前后小球在两侧用时是否相同。
（2）图（a）所示的实验装置中，传感器K的名称是_______________。
（3）图（b）的图像中，表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是__________________（按顺序填写相应图线所对应的文字）。
8．
（1）Ｃ
（2）光电门传感器（或光电门、光电传感器）
（3）乙、丙和甲。
9（2012届广州高三调研测试）．（18分）
（1）用如图a所示的装置“验证机械能守恒定律”
①下列物理量需要测量的是__________、通过计算得到的是_____________（填写代号）
A．重锤质量
B．重力加速度
C．重锤下落的高度
D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度
②设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g．图b是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点．根据测得的s1、s2、s3、s4写出重物由B点到D点势能减少量的表达式__________，动能增量的表达式__________．由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是__________（填“大于”、“等于”或“小于”）重力势能的减小量．
9.（18分）
（1）①C（1分）、D（1分）
②（s3-s1）mg（2分），
（2分），
小于（2分）
10（2012吉林市上学期期末）．（6分）某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．
（1）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=mm；实验时将滑块从图示
位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt=1.2×10-2s，则
滑块经过光电门时的瞬时速度为m/s．在本次实验中还需要测量的物理量
有：
钩码的质量m、和（文字说明并用相应的字母表示）．
0
1
1
0
5
10
0
单位：
cm
遮光条
图乙
（2）本实验通过比较和在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒．
10．（6分）（每空1分）
（1）5.20.43滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s滑块的质量M
（2）mgs
11.（2012浙江温州期末8校联考）．（10分）教师为每位同学准备了铁架台、铁夹、电键、复写纸、纸带、刻度尺、电磁打点计时器、密度不同的重物和导线若干。
为了完成“验证机械能守恒定律”的实验，你还必须领取1，正确安装实验装置后，在释放纸带之前，应把重物提高到2的地方。
某同学选用不同的器材，在实验中分别得到了甲、乙两条打上点的纸带，第一个打点均为
，在甲纸带上任选6个连续的打点
，它们到
的距离分别为19.20cm、23.23cm、27.65cm、32.45cm、37.63cm、43.20cm；同样在乙纸带上任选6个连续的打点
，它们到
的距离分别为16.00cm、19.36cm、23.05cm、27.04cm、31.37cm、36.10cm。
根据甲纸带的数据可知，
的重物由
点运动到
点重力势能的减少量等于
3，动能的增加量等于4（当地的重力加速度取
）。
分析这位同学的两组实验数据，指出哪组不符合实验要求，并说明原因。
11.（10分）
低压交流电源
靠近打点计时器
通过乙纸带的数据计算可知：
其对应的重物在运动过程中，重力势能的减少量比动能的增加量大得多，不符合实验要求的阻力远小于重力的条件。
出现这种情况的原因可能有：
选择的重物密度太小；打点计时器的安装及实验过程中没有考虑去除阻力的影响。
12（2012湖北天门等三市期末考试）．（6分）某同学利用验证机械能守恒定律的实验装置来测定当地的重力加速度，该同学在通过实验得到的纸带上选取6个点，每相邻两个点之间的时间间隔均为T，其中1、2、3点相邻，4、5、6点也相邻．3、4点之间还有几个不清楚的点．若测得1、3距离为
，4、6之间的距离为
，2、5之间的距离为
．则第2点速度的表达式
=，重力加速度的表达式是g=。
12.（6分）答案：
，（3分）
（3分）
13（2012南通中学第一次调研）．某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．
①实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？
．
②测得遮光条的宽度d=0．50cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt=2．0×10-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为m/s．在本次实验中还需要测量的物理量有：
钩码的质量m、和
（文字说明并用相应的字母表示）．
③本实验通过比较和在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒．
13、把滑块静止放在气垫导轨上，如果能保持静止状态说明气垫导轨水平．0.25m/s
滑块质量M，滑块到光电门的距离L．mgL和
（m+M）（
）2
l
光电门1
光电门2
定滑轮
砝码
挡光条
滑块
气垫导轨
s
14（2012黄冈中学9月月考）．（12分）如图为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）“验证机械能守恒定律”的实验装置，完成以下填空。
实验步骤如下：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平。
②测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s。
③将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2。
④读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间Δt1和Δt2。
⑤用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m。
⑥滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1=和Ek2=。
⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少ΔEp=。
（重力加速度为g）
⑧如果满足关系式，则可认为验证了机械能守恒定律。
14答案、
（1）（6分）Ek1=
和Ek2=
（每空3分）
（2）（3分）ΔEp=mgs
（3）（3分）ΔEp=Ek2－Ek1
15（2012如皋中学）．（8分）用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种。
重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量、分析，即可验证机械能守恒定律。
⑴下面列举了该实验的几个操作步骤：
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”上；
C．先释放纸带，再接通电源打出一条纸带；
D．测量纸带上某些点间的距离；
E．根据测量的结果，分别计算重锤下落过程中减少的重力势能和增加的动能．
其中操作不当的步骤是：
▲（填选项对应的字母）
⑵正确操作后打出的纸带如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出AC的距离为s1，CE的距离为s2，打点的频率为f，根据这些条件，计算打C点时重锤下落的速率vc＝▲
⑶（4分）实验中发现，重锤减小的重力势能大于重锤动能的增量，其主要原因是在重锤下落的过程中存在阻力作用（设阻力恒定），可以通过该实验装置测阻力的大小．若已知当地重力加速度为g，重锤的质量为m．试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落过程中受到的阻力大小F＝▲．
15．⑴BC（2分）
⑵
（2分）
⑶
（4分）
16（2012广东六校联考）.（18分）如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图.
（1）实验时，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.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案.
A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v=gt计算出瞬时速度；
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v=
计算出瞬时速度；
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h=
计算出高度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.
以上方案中只有一种正确，正确的是.（填入相应的字母）
（2）某同学按照正确操作选的纸带如图所示，其中O是起始点，A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点，打点频率为50Hz，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离，并记录在图中（单位：
cm），重锤的质量为m=0.1kg，重力加速度g=9.80m/s2.根据以上数据当打点计时器打到D点时，重物重力势能的减少量为J，动能的增加量为J.（要求计算数值保留三位有效数字）
（3）实验中误差产生的原因.（写出两个原因）
（4）通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度.从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以为纵轴，以为横轴，根据实验数据作出图线.若在实验误差允许的范围内，图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律.
（5）该装置也可用于精度要求不是很高的重力加速度g的测量，依据第
（2）问中选取的纸带可计得重力加速度gm/s2.
16.（18分）
（1）D；（3分）
（2）0.190（3分），0.186（0.187也可）（3分）
（3）①下落过程中存在阻力（2分），②长度的测量（2分）；
（4）
（1分），h（1分）；
（5）9.69（9.50~9.75之间均可）（3分）
注：
此问有效数字不做要求
17.（2012孝感一模）.（9分）DIS实验是利用现代信息技术进行的实验.学生实验“用DlS研究机械能守恒定律”的装置如图6（a）所示，摆动小球上安装有遮光片J，其宽度ΔS已输入计算机，在图中A、B、C、D四处都安上光电传感器，并将所测得的数据都自动输人计算机处理，由计算机程序计算出所需的物理量,并画出图像.某组同学在一次实验中，选择DIS以图像方式显示实验的结果，得到三条图线，如图6（b）所示.图像的横轴表示小球距D点的高度h,纵轴表示摆球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E.试回答下列问题：
（1）图（a）所示的实验装置中，光电传感器采集的数据是_____________________________
（2）图（b）甲、乙、丙三条线中,表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线依次是____________________________.
（3）根据图（b）所示的实验图像,可以得出的结论是____________________________
18．（2012上海市12月10校联考）、（6分）研究动能和势能转化规律的实验装置如图所示。
（1）关于实验下列做法中正确的是（）（单选）
A.摆锤释放器在每次释放后都要调整高度
B.光电门传感器始终放在最低点
C.每次要用测平器使光电传感器的红外发射孔
对应于所要求高度的水平线
D.摆锤线长应调整到使摆线在摆动时能通过光电孔
（2）以摆锤所在位置的高度h为横坐标，摆锤速度v2/2为纵坐标，作出的图线应是图中的（）（单选），图线的斜率大小表示_________。
18、
（1）C（2分）
（2）D（2分）（3）重力加速度g大小（2分）
19.（2012三门峡上学期调研）.（6分）如图为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）“验证机械能守恒定律”的实验装置，将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平，将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，砝码落地前挡光条已通过光电门2。
利用和光电门连接的计算机读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间Δt1和Δt2。
用游标卡尺测出挡光条的宽度l，用刻度尺测出两光电门中心之间的距离s，则
（1）若要验证砝码（包括托盘）和滑块（包括挡光条）组成的系统机械能守恒，本实验还需要用仪器测量的物理量是。
l
光电门1
光电门2
定滑轮
砝码
挡光条
滑块
气垫导轨
s
（2）如果满足关系式，则可认为验证了砝码（包括托盘）和滑块（包括挡光条）组成的系统机械能守恒定律。
19
（1）滑块和挡光条的总质量M、托盘和砝码的总质量m（3分）
（2）
20.（2012苏州高三调研测试）用频率为50Hz的电源和落体法做“验证机械能守恒定律”实验时，某同学正确地完成操作后,选了如图所示的纸带进行研究。
其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，数据记录在图中（单位cm）.
该同学所用重锤的质量为1kg，并利用重锤在OB段所显示的运动来验证机械能守恒，他用AC段的平均速度表示B点对应的瞬时速度，则该过程中重锤重力势能的减少量为_______J，动能的增加量为________J，（均保留3位有效数字）．用这种方法验证时总是重力势能的减少量_______（填“大于”、“小于”或“等于”）动能的增加量，原因是___________________________．（已知当地重力加速度g=9.80m/s2）
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