2021年高考物理一轮复习考点优化训练专题：22 实验：验证...

更新时间：2020-10-30 浏览次数：116 类型：一轮复习

一、填空题

1. (2020高一下·丰台期末) 某同学利用图所示的装置，做“验证机械能守恒定律”实验。他让质量为m的重锤拖着纸带，从某高度处由静止开始自由下落。打点计时器在纸带上打出一系列的点，如图所示。将第一个点记作O，另选连续的三个点A、B、C作为计数点，测量得到OB的距离为h，AC的距离为x。已知相邻计数点间的时间间隔为T，重力加速度为g。在打点计时器打下O、B两点的时间间隔内，重锤重力势能的减少量为，重锤的动能增加量为。

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二、实验探究题

2. (2020高一下·内江期末) 用如图甲实验装置来“验证机械能守恒定律”。物体 $\text{[math]}$ 从高处由静止开始下落， $\text{[math]}$ 向上拖着纸带打出一系列的点，对纸带上的点距进行测量，即可“验证机械能守恒定律”。图乙给出的是实验中获取的一条理想纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），质量 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，g取 $\text{[math]}$ ，交流电的频率为 $\text{[math]}$ ，结果保留三位有效数字。则：
1. （1）在纸带上打下计数点“5”时的瞬时速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；
2. （2）在打点0~5过程中，系统动能的增量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，系统重力势能的减少量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，由此得出的结论是在：实验误差允许范围内，。
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3. (2020高一下·眉山期末) 用如图所示实验装置验证机械能守恒定律，小铁球从光电门A正上方自由下落，依次经过光电门A、B时，毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间t₁、t₂ ，测出AB之间的距离h。
1. （1）为了验证机械能守恒定律，还需要测量下列哪个物理量______；
  
  A . 小铁球的质量m B . 小铁球从A到B的下落时间t_AB C . 小铁球的直径d
2. （2）小铁球依次通过光电门A、B时的瞬时速度v₁=、v₂=，若满足的关系式，则机械能守恒。
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4. (2020高一下·绵阳期末) 如图甲所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。
1. （1）对于该实验，下列操作或要求对减小实验误差有利的是_______。
  
  A . 尽量准确测量出重物的质量 B . 重物选用质量和密度较大的金属锤 C . 两限位孔在同一竖直面内上下对正 D . 撤手释放重物的同时，立马接通打点计时器电源
2. （2）实验得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取连续打出的三个点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为h_A、h_B、h_C_．已知当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。设重物质量为m，打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量 $\text{[math]}$ ，动能变化量 $\text{[math]}$ 。在实验误差范围内， $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 相等，则验证了机械能守恒定律。（用题中所给条件的字母表示）
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5. (2020高一下·泸县期末) 某同学用图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
⑴该实验中，下列做法正确的是；

A．必须用天平测出重物的质量 B．两限位孔在同一竖直面内上下正对

C．先接通电源，后释放纸带 D．可用公式 $\text{[math]}$ 计算重锤的速度

⑵实验中得到的一条点迹清晰的纸带如图乙所示，若把第一个点记为O，另选连续的三个点A、B、C作为测量点，测得A、B、C到O的距离分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。所用重物的质量为 $\text{[math]}$ ，打点计时器所用交流电的频率为 $\text{[math]}$ 。

⑶乙图中纸带的（填“左”或“右”）端与重物相连；

⑷根据以上数据可得，由O点到B点的过程中，重物的重力势能减少了J，动能增加了J。(重力加速度 $\text{[math]}$ ，计算结果保留三位有效数字）

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6. (2020高一下·广元期末) 如图所示，用光电门等器材验证机械能守恒定律。直径为d、质量为m的金属小球由A处静止释放，下落过程中经过固定在B处（B位于A的正下方）的光电门，测得小球通过光电门的时间为t（光电门的工作原理：当物体通过光电门时，发光管发出的光被挡住，计时器开始计时，当物体离开光电门时，接收管又能接收到发光管发出的光，计时器停止计时），A、B间的距离为H（H>>d），当地的重力加速度为g。
1. （1）小球从A到B，重力势能减少量的表达式为 $\text{[math]}$ ；
2. （2）小球通过光电门B时速度的表达式为v=；
3. （3）多次改变高度H，重复上述步骤，描点作出 $\text{[math]}$ 随H的变化图象，若作出的图线为通过坐标原点的直线，且斜率为，可判断小球下落过程中机械能守恒；
4. （4）实验中发现动能增加量 $\text{[math]}$ 总是小于重力势能减少量 $\text{[math]}$ ，增加下落高度H后，则（ $\text{[math]}$ ）将（选填“增加”“减小”或“不变”）；原因是。
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7. (2020高一下·新都期末) 在“验证机械能守恒定律”的实验中：
1. （1）供实验选择的重物有以下四个，应选择（____）
  
  A . 质量为10g的砝码 B . 质量为200g的木球 C . 质量为50g的塑料球 D . 质量为200g的铁球
2. （2）下列叙述正确的是（____）
  
  A . 实验中应用秒表测出重物下落的时间 B . 可用自由落体运动的规律计算重物的瞬时速度 C . 因为是通过比较 $\text{[math]}$ 和mgh是否相等来验证机械能是否守恒，故不需要测量重物的质量 D . 释放重物前应手提纸带的上端，使纸带竖直通过限位孔
3. （3）质量m＝1kg的物体自由下落，得到如图所示的纸带，相邻计数点间的时间间隔为0.04 s，那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中，物体重力势能的减少量E_p＝ J，此过程中物体动能的增加量E_k＝J。（g取9.8 m/s² ，保留三位有效数字）
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8. (2020高一下·海原期末) 如图所示为验证机械能守恒定律的装置，计时器周期为T，测得重物和夹子的质量为m。按正确操作得到纸带后，以第一点为原点O，测得第二点的坐标x₂=2mm。其它各点坐标依次用x₃、x₄……x_n-1_，x_n、x_n+1代表，g代表当地的重力加速度。请通过推算填写：
1. （1）用上面的物理量表示打第n点时的速度，重物增加的动能，减少的重力势能为。
2. （2）在验证运算中如果重物的速度通过v_n=gt计算，对于这样做，下列判断你认同的有（______）
  
  A . 这种方法测量速度更简便，可能误差大一点，但是原理是正确的 B . 重物下落的实际速度要比这个计算结果小 C . 数据将会表现出动能的增加量大于势能的减少量，这是错误的 D . 如果重物下落的高度相应地用 $\text{[math]}$ 计算，这种方法更好
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9. (2020高一下·天水期末) 为了验证机械能守恒定律，某同学做了如下实验：将一小球用细绳悬挂于O点，在O点正下方安装与光电计时器相连的光电门，将小球拉至细线水平由静止释放，小球向下摆动后通过光电门，光电门记录下了小球通过光电门的时间 $\text{[math]}$ ，若测得小球的直径为d。
1. （1）小球通过光电门时的速度大小可表示为v=；
2. （2）要验证小球在向下摆动过程中机械能守恒，若测得悬点到小球球心的距离为L，重力加速度用g表示，需要验证的表达式是（用 $\text{[math]}$ 、d、L、g等物理量表示）。
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10. (2020高一下·海南期末) 某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将前端部分纸带损坏，剩下的一段纸带上各点之间的距离已经标在纸带上（单位是cm），打点计时器的工作频率时50H_Z ，重力加速度为9.8m/s²。
1. （1）重物在2点的速度为v₂=，在5点的速度为v₅=，此过程动能的变化量ΔE_K=，重力势能的变化量ΔE_P=，由此可得出结论；
2. （2）根据实验判断下列图中正确的图像是______
  
  A . B . C . D .
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11. (2020高一下·遵义期末) 某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”，实验装置如图甲所示，某次操作得到了如图乙所示的纸带，依次测出了各计数点到第一个计数点O的距离如图乙中所示。已知相邻两计数点的时间间隔为T，重锤的质量为 $\text{[math]}$ ，当地重力加速度 $\text{[math]}$ 。请回答下列问题：
1. （1）下列仪器中一定需要的是______
  
  A . 天平 B . $\text{[math]}$ 的低压直流电源 C . 刻度尺 D . 秒表
2. （2）打E点时重锤的速度表达式 $\text{[math]}$ 。
3. （3）选取O到E的过程进行机械能守恒定律的验证，则需要验证的关系式为。
4. （4）在验证机械能守恒时，发现重力势能的减少量大于动能的增加量，实际操作过程中没有任何错误，通过分析发现存在阻力。请根据该小组同学所画出的 $\text{[math]}$ 图象，如图所示。可求出实验过程中平均阻力大小为 $\text{[math]}$ 。（结果保留两位有效数字）
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12. (2020高一下·武威期末) 如图1所示，某同学利用自由落体运动进行验证机械能守恒定律的实验：
1. （1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是_________；
  
  A . 交流电源 B . 刻度尺 C . 天平（含砝码）
2. （2）实验中，该同学先接通电源，再释放重物，得到一条图2所示的纸带，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为纸带上所打的三个点，测得它们到起始点O的距离分别为h₁、h₂、h₃ ，在A和B、B和C之间还各有一个点。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量ΔE_p=，动能增加量ΔE_k=；该同学数据处理的结果比较合理的应当是ΔE_pΔE_k（选填>、=、或<）；
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13. (2020高一下·东城期末) 利用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
1. （1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是_____。（填写选项前字母）
  
  A . 交流电源 B . 刻度尺 C . 天平（含砝码）
2. （2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为h_A、h_B、h_C_。
  
  已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，从O点到B点的过程中，重物的重力势能的减少量ΔE_P=，动能的变化量ΔE_K=（用题目中的已知量表示）
3. （3）关于计算瞬时速度的方法，有同学认为可以用公式v_B= $\text{[math]}$ 算B点的速度，你赞同吗？请表明你的观点及支持你观点的依据。
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14. (2020高一下·重庆期末) 利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。
1. （1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器（含电源）、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是_________；
  
  A . 刻度尺 B . 天平（含砝码）
2. （2）实验中得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。
  ①实验开始，先（选填“释放重物”或“接通电源”），数据分析时应选前两个点距离接近mm的纸带作为研究对象。
  
  ②已知当地重力加速度为g，重物的质量为m，打点计时器打点的周期为T。从打O点到打B点的过程中，打到B点时重物下落速度v_B=，重物的重力势能变化量∆E_P=，动能的变化量∆E_k=。
  
  ③多次实验结果显示，重力势能的减少量和动能的增加量之间存在误差，下列关于误差事实说法正确的是。
  
  A．重力势能的减少量大于动能的增加量
  
  B．重力势能的减少量小于动能的增加量
  
  ④关于误差产生原因的分析正确的是。
  
  A．误差的产生属于偶然的，可以通过采用多次实验取平均值减小它
  
  B．误差的产生在于存在空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻力
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15. (2020高一下·娄底期末)
1. （1）某同学在“验证机械能守恒定律”实验中得到了如图所示的一条纸带，图中O点为打点计时器打下的第一点，可以看做重物运动的起点，从后面某点起取连续打下的三个点A、B、C。已知相邻两点间的时间间隔为0.02s，假设重物的质量为1.00kg，则从起点O到打下B点的过程中，重物动能的增加量 $\text{[math]}$ J，重力势能的减小量 $\text{[math]}$ J。（保留三位有效数字，重力加速度g取9.80m/s²）
2. （2）该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出v²－h图线如图所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g＝m/s²（结果保留两位有效数字）。
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16. (2020高一下·成都期末) 利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验.
1. （1）为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的（_________）
  
  A . 动能变化量与势能变化量 B . 速度变化量和势能变化量 C . 速度变化量和高度变化量
2. （2）在实验中，已知重物质量 $\text{[math]}$ ，在纸带上打出一系列的点，如图所示(打点间隔为 $\text{[math]}$ )， $\text{[math]}$ ，纸带上所标数据单位 $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 点与下一点之间距离为 $\text{[math]}$ ，那么从打 $\text{[math]}$ 点到打 $\text{[math]}$ 点的过程中：
  
  ①重物的重力势能变化量 $\text{[math]}$ ，动能变化量 $\text{[math]}$ (结果保留两位有效数字)
  
  ②有一位学生的实验结果显示，重力势能的减少量小于动能的增加量，原因是：
  
  A．重物下落时受到的阻力过大
  
  B．在计算中误将 $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$
  
  C．重物的质量测量错误
  
  D．交流电源的频率小于 $\text{[math]}$
3. （3）某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点 $\text{[math]}$ 的距离 $\text{[math]}$ ，计算对应计数点的重物速度 $\text{[math]}$ ，描绘 $\text{[math]}$ 图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒．请你分析论证该同学的判断依据是否正确
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