知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．利用图$1$装置做“验证机械能守恒定律”实验．
$①$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
$②$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$)$
$③$实验中，先接通电源，再释放重物，得到图$2$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$m.$从打$O$点到打$B$点的过程中，重物的重力势能变化量$∆ E_{p}=$ ______ ，动能变化量$∆ E_{k}=$ ______ ．
$④$大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是 ______
A.利用公式$v=gt$计算重物速度
B.利用公式$v= \sqrt {2gh}$计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦力阻力的影响
D.没有采用多次试验去平均值的方法．
$⑤$根据以下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$O$的距离$h$，计算对应计数点的重物速度$v$，描绘$v^{2}-h$图象，并做如下判断：若图象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．

难度：较难

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2．某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系．

$(1)$如图$(a)$，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测得相应的弹簧长度，部分数据如下表，有数据算得劲度系数$k=$______$N/m(g$取$9.8m/s^{2}).$

砝码质量$(g)$ $50$ $100$ $150$

弹簧长度$(cm)$ $8.62$ $7.63$ $6.66$

$(2)$取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图$(b)$所示；调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小______．
$(3)$用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量$x$；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度$v$，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为______．
$(4)$重复$③$中的操作，得到$v$与$x$的关系如图$(c).$有图可知，$v$与$x$成______关系，由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的______成正比．

难度：较难

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3．如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（H＞＞d），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g．则：

（1）如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d= ______ mm．
（2）多次改变高度H，重复上述实验，作出 $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7Bt%5E%7B2%7D%7D$ 随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t₀、H₀和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式： ______ 时，可判断小球下落过程中机械能守恒．
（3）实验中发现动能增加量△E_K总是稍小于重力势能减少量△E_P，增加下落高度后，则△E_p-△E_k将 ______ （选填“增加”、“减小”或“不变”）．

难度：较易

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4．（1）在实验室做常规实验时经常用到“重物”，有时还需要用“重物”改变小车的质量，请为下列实验从图1中选择正确的“重物”（填编号，可能多选）：

①验证机械能守恒定律______；②探究小车加速度与力、质量的关系______。
（2）某同学设计了一个研究平抛运动初速度的实验装置，如图2所示。在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动，他把桌子搬到竖直墙附近，使做平抛运动的钢球能打在附有白纸和复写纸的墙上，记录钢球的落点，改变桌子和墙的距离，就可以得到多组数据。
如果该同学第一次让桌子紧靠墙壁，从斜面上某一位置静止释放钢球，在白纸上得到痕迹A．以后每次将桌子向后移动距离x=10.00cm，重复刚才的操作，依次在白纸上留下痕迹B、C、D，测得 B、C间距离y₂=14.58cm，C、D间距离y₃=24.38cm，根据以上直接测量的物理量得小球平抛的初速度为v₀=______（用x、y₂、y₃、g表示），小球下落BC高度所用时间t=______s；若痕迹D刚好位于墙脚，桌子的高度为______m．（②问的计算结果都保留两位有效数字，g取9.80m/s²）

难度：较易

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5．某同学用如图1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，输出电压可为6v的交流电或直流电．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，即可验证机械能守恒定律．
（1）他进行了下面几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量；
D．先接通电源，后释放纸带；
E．在纸带上选取计数点，并测量计数点间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
其中没有必要进行的步骤是 ______ ，操作不当的步骤是 ______ ．
（2）实验中，他挑出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图2所示．其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.02s．根据这些数据，当打点计时器打B点时重锤的速度v_B= ______ m/s．（保留三位有效数字）

（3）他根据纸带算出各点的速度v，测量出下落距离h，并以 $%20%5Cfrac%20%7Bv%5E%7B2%7D%7D%7B2%7D$ 为纵轴，以h为横轴画出图象，图象应是图3中的 ______ ．

难度：中等

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6．某同学用如图$1$所示的装置验证机械能守恒定律。
一根细线系住钢球，悬挂着铁架台上，钢球静止于$A$点，光电门固定在$A$的正下方$.$在钢球底部竖直地粘住一片宽带为$d$的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间$t$时由计时器测出，取$v= \dfrac{d}{t} $作为钢球经过$A$点时的速度。记录钢球每次下落的高度$h$和计时器示数$t$，计算并比较钢球在释放点和$A$点之间的势能变化大小$∆{E}_{p} $与动能变化大小$∆{E}_{k} $，就能验证机械能是否守恒。

$(1)∆{E}_{p}=mgh $计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度$h$应测量释放时的钢球球心到 ______ 之间的竖直距离。
$(A)$钢球在$A$点时的顶端
$(B)$钢球在$A$点时的球心
$(C)$钢球在$A$点时的底端
$(2)$用$∆{E}_{k}= \dfrac{1}{2}m{v}^{2} $计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图$2$所示，其读数为 ______ $cm$。某次测量中，计时器的示数为$0.0100s$，则钢球的速度为$v=$ ______ $m/s$。
$(3)$下表为该同学的实验结果：
$∆ E_{p}(×10^{-2}J)$ $4.892$ $9.786$ $14.69$ $19.59$ $29.38$
$∆ E_{k}(×10^{-2}J)$ $5.04$ $10.1$ $15.1$ $20.0$ $29.8$
他发现表中的$∆{E}_{p} $与$∆{E}_{k} $之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由。
$(4)$请你提出一条减小上述差异的改进建议。

难度：中等

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砝码质量\((g)\)	\(50\)	\(100\)	\(150\)
弹簧长度\((cm)\)	\(8.62\)	\(7.63\)	\(6.66\)

\(∆ E_{p}(×10^{-2}J)\)	\(4.892\)	\(9.786\)	\(14.69\)	\(19.59\)	\(29.38\)
\(∆ E_{k}(×10^{-2}J)\)	\(5.04\)	\(10.1\)	\(15.1\)	\(20.0\)	\(29.8\)