2023届高考物理二轮复习练习：机械能守恒实验专题（答案）考试试卷

机械能守恒实验专题
1.为验证机械能守恒，某同学完成实验如下：该同学用如图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，输出电压为6V的频率为50Hz的交流电，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1所示安装器件
B ．将打点计时器接到电源的“交流输出”上
C ．用天平测出重锤的质量
D ．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带
E ．测量纸带上某些点间的距离
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 。
（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2是实验得到的一条纸带，0、1、2、3、4为相邻的连续点，根据测得的s1、s2、s3、s4写出重物由1点到3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。
2. 用如图所示的实验装装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带由静止开始自由下落。
（1） 下列操作中正确的是___________
A .必须要称出重物的质量 B .打点计时器应接直流电源
C .应先接通电源，后释放重物 D .需使用秒表测出重物下落的时间
（2） 实验中，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h1、h2、h3 ， 已知当地重力加速为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，重物的重力势能减少= ，动能的变化量= 。（结果用m、g、h1、h2、h3和T表示）
（3） 根据纸带算出相关各点的速度 ， 量出下落距离 ， 则以为纵轴，以为横轴画出的图线如图所示，就证明机械能是守恒的。已知当地重力加速为g，那么图像中的斜率代表的物理量是 。
3. 某同学用图甲所示装置验证机械能守恒定律，重锤质量 ， 实验打出一条纸带。在该纸带上不同位置，该同学截取了（a）、（b）两段进行测量处理，两段纸带上的计时点分别按打点的先后顺序依次编号为0~9，测量结果如图乙所示。所用电源频率为 ， 当地重力加速度。
（1） 6、7两点之间被撕掉的纸带上有 个计时点；
（2） 从打点计时器打下1号点到5号点的过程中，重锤的动能增加了 J，重力势能减少了 J（结果保留3位有效数字）；
（3） 本实验的系统误差来源有 （至少写出一条）。
4. 利用如图的装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1） 除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁式打点计时器、学生电源、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是___________。
A .天平（含砝码） B .刻度尺 C .秒表
（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、、 ， 其中、、 ， 已知当地重力加速度 ， 打点计时器打点的周期为。设重物的质量为 ， 从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减少了 J，动能增加了 J。（结果保留3位有效数字）
（3） 小明重新做了这个实验，结果显示重力势能的减少量略大于动能的增加量，你认为原因是 。
5. 如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。
（1） 关于该实验，下列说法正确的是____________
A .需要用秒表测量重物下落的时间 B .释放纸带时，重物应尽量远离计时器
C .先接通电源，后释放纸带 D .若是电火花计时器，工作电压为交流10V以下
（2） 小吴同学利用频率为50Hz的电源完成实验，得到如下图所示的纸带，其中O点为纸带上记录的第一个点。
A点是实际打下的第二个点吗？答： （填“是”或“不是”），理由是： （只要求作简要说明）。
请从上图中读出E点对应的刻度尺读数 cm，若重物质量为200g，打下E点时重物动能为 J；从释放重物开始到打下E点时重物减少的重力势能为 J（以上两空保留三位有效数字，重力加速度取g=9.8m/s2），由此得到的实验结论：
。
6.利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1） 为验证机械能是否守恒，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） 实验中，先接通打点计时器电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。已知0点为起始点，纸带上前两点间距离约为2mm。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0的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器接50Hz的交流电。设重物的质量为m=0.50kg。从打0点到打B点的过程中，重物的重力势能减少量 J；动能增加量 J（均保留三位有效数字，g=9.8m/s2）；
（3） 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 .利用公式计算重物速度
C .存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D .没有采用多次实验取平均值的方法
（4） 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，测量它们到计数起始点0的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2—h图像，如下判断正确的是___________。
A .若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定守恒
B .若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能可能不守恒
C .若图像是一条不经过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定不守恒
7. 某同学用落体法验证机械能守恒定律，装置如图甲所示。
（1） 实验装置中一处明显的错误是 。
（2） 正确接好实验装置进行实验，实验打出的一条纸带如图乙所示，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、、。已知当地重力加速度为 ， 打点计时器打点的周期为T，重物的质量为m，从打下O点到打下B点的过程，重物的重力势能减少量 ，动能增加量 。（均用已知物理量符号表示）
（3） 该同学通过测量出该纸带上各计数点到起始点O的距离 ， 算出各计数点对应的速度 ， 然后以为横轴、以为纵轴作出了如图丙所示的图像，图线的斜率等于 。由于图线没有过原点，他又检查了几遍，发现测量和计算都没有出现问题，其原因可能是
。
8.利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。
（1） 实验中，先接通电源，再释放重物，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hA、hB、hC。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，重物的重力势能减少量ΔEp= ，动能增加量ΔEk= 。
（2） 用纵轴分别表示重物动能增加量ΔEk及重力势能减少量ΔEp ， 用横轴表示重物下落的高度h。某同学在同一坐标系中做出了ΔEk—h和ΔEp—h图像，如图丙所示。由于重物下落过程中受阻力作用，可知图线 （填“①”或“②”）表示ΔEk—h图像
9.某物理实验小组的同学用不同的实验方法验证“机械能守恒定律”。
（1） 同学甲用如图1所示的实验装置让重物做自由落体运动来验证“机械能守恒定律”。
①下列说法正确的是 。
A．重物的质量和体积应大一些
B．重物释放时应尽量靠近打点计时器
C．实验时，应先接通电源，后松开纸带
D．可以用公式计算某点的速度
②该同学规范操作后，打出一条纸带，如图2所示，O点为速度为零的起始点，A、B、C、D、E、F、G为选取的计数点。已知OE之间的离为h，E点的瞬时速度大小为 ， 重力加速度为g，将与 进行比较，即可判断在误差允许范围内，从O点到E点的过程中，重物的机械能是否守恒。（填题中物理量的字母）
（2） 同学乙利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光条的滑块（总质量为M，遮光条两条长边与导轨垂直），左端由跨过定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连，导轨上B点处有一光电门。实验时，将滑块从A点由静止释放，测得遮光条的宽度d，遮光条经过光电门时的挡光时间 ， A点到B点的距离 ， A点与B点间的高度差为h。
①首先测量出遮光条的宽度d。
a．测遮光条的宽度需要用图乙中的 （选填“C”或“D”）
b．某同学用卡尺把遮光条夹紧后直接进行读数，如图丙所示读数为 cm。
c．上一步骤中该同学漏掉的操作是 。
②滑块从A点B点的过程中，m和M组成的系统动能增加量可，表示为 ，系统的重力势能减少量可表示为 ，在误差允许的范围内，若 ， 则可认为系统的机械能守恒，（用题中所给字母以及重力加速度g表示）
10. 某学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光条的滑块（总质量为M，遮光条两条长边与导轨垂直），左端由跨过定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连，导轨上B点处有一光电门。实验时，将滑块从A点由静止释放，测得遮光条的宽度d，遮光条经过光电门时的挡光时间t，A点到B点的距离l，A点与B点间的高度差为h。
（1） 滑块从A点B点的过程中，m和M组成的系统动能增加量可表示为 ，系统的重力势能减少量可表示为 ，在误差允许的范围内，若 ， 则可认为系统的机械能守恒；（用题中所给字母以及重力加速度g表示）
（2） 该学习小组在斜面倾角为且的情况下，多次改变A、B间的距离l，计算出多组滑块到达B点时的速度v，并作出图像如图乙示，根据图像可得重力加速度
。（保留3位有效数字）
11.如图所示为倾斜放置的气垫导轨，用来验证机械能守恒定律。已知滑块（包含遮光条）的质量为m，滑块上遮光条的宽度为b，释放前遮光条中心距光电门G中心的距离为d（d远大于b），重力加速度为g。现将滑块由静止释放，向下运动中光电门G记录了遮光条通过光电门的时间t，则
（1） 滑块通过光电门G时的速度大小为 ；
（2） 滑块由释放到通过光电门过程中的动能增量 ；
（3） 滑块由释放到通过光电门过程中重力势能的减少量 （可用图中所标符号）；若两者在实验误差允许范围内满足减，则滑块在下滑过程中机械能守恒；
（4） 若实验中将滑块以初速度（的大小未知）从相同位置释放， （选填“能”或“不能”）验证机械能守恒。
12. 某实验小组的同学利用如图甲所示的装置完成了“验证机械能守恒定律”的实验，将气垫导轨沿倾斜方向固定在水平桌面上，倾角为 ， 将光电门固定在气垫导轨上，带有挡光条的滑块由光电门上方静止释放。
（1） 实验时，该小组的同学利用刻度尺测量了挡光条的宽度，如图乙所示，该刻度尺的读数为 mm；
（2） 已知挡光条的宽度为d，释放点到光电门的距离为L，滑块经过光电门的挡光时间为t，重力加速度为g，若滑块下滑过程中滑块的机械能守恒，则关系式 成立（用已知量表示）；
（3） 多次改变释放点到光电门的距离L，并记录每次滑块经过光电门时的挡光时间t，该小组的同学利用图像法验证了机械能守恒定律，坐标系以L为纵轴，为了便于验证，应以
（填“t”“”或“”）为横轴，若图线的斜率为k，重力加速度g＝ 时滑块下滑过程中的机械能守恒。
13. 如图为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。主要实验步骤如下：
A．测量垫块厚度h（每个垫块完全相同）及遮光片的宽度d；
B．接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；
C．在右支点下放垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；
D．在气垫导轨右端支点正上方释放滑块，记录垫块个数和读出遮光片通过左端支点正上方光电门时所对应的挡光时间；
设当地的重力加速度为g，回答下列问题：
（1） 若滑块的质量为m，右端垫片的个数为n，滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，滑块重力势能的减少量 ，滑块通过光电门时，遮光片挡光的时间为t，则滑块此时的动能 。
（2） 若要符合机械能守恒定律的结论，垫块的个数 （用h、d、t、g表示），以n为纵坐标，以 为横坐标，其图像为线性图像，图像的斜率 。
14. 某实验小组利用光电门等器材“验证机械能守恒定律”，原理如下：直径为d的金属小球由A处静止释放，下落过程中经过A处正下方的B处固定的光电门，光电门测出小球通过光电门的时间为t。
用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径 ；
为验证机械能守恒定律，实验中还一定需要测量的量有 ；
为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图像？ ；
A．图像 B．图像 C．图像 D．图像
④经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量总是稍小于重力势能减少量，你认为减小释放高度（）后，两者的差值会 （填“增大”、“缩小”或“不变”）。
15.用如图所示实验装置验证机械能守恒定律。
通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间 ， 测出之间的距离 ， 实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束。
①为了验证机械能守恒定律，还需要测量下列哪些物理量 ；
A．A点与地面间的距离
B．小铁球的质量
C．小铁球从A到的下落时间
D．小铁球的直径d
②小铁球通过光电门时的瞬时速度 ，若下落过程中机械能守恒，则与的关系式为 。
16.某实验小组用图示装置验证机械能守恒定律。光电门1、光电门2固定在铁架台上，两光电门分别与数字计时器连接。当地的重力加速度为g。
实验前先测得小球的直径为d及两光电门之间的高度差为h；
⑵让小球从光电门1正上方某位置由静止释放，小球通过光电门1和光电门2时，小球的挡光时间分别为t1、t2 ， 则小球通过光电门1时的速度大小为 ；若小铁球在下落过程中机械能守恒，则满足的表达式为； （均用题中相应物理量符号表示）
⑶某次实验计算结果表明，小球重力势能的减少量小于动能的增加量，可能的原因是 。
A．由于空气阻力的影响
B．小球经过光电门2时球心未经光电门中心，有偏差
C．小球直径d的测量值偏大
17.某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，A点距光电门B的高度为h。
（1） 用十分度游标卡尺测量小球的直径，若测量结果如图乙所示，则小球的直径d= mm。
（2） 将小球从A点由静止释放，若小球通过光电门B的时间为t，则小球通过光电门B时的速度大小v= （用d、t表示）。
（3） 已知h>>d，当地的重力加速度大小为g，若满足关系式2gh= （用d、t表示），则说明在误差允许的范围内，小球下落过程中机械能守恒。
18.利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。框架上装有可上下移动的光电门，框架竖直部分紧贴一刻度尺，可以读出光电门的位置；框架水平部分用电磁铁吸住一个质量为的小铁球，小铁球的球心与刻度尺零刻度线对齐。切断电磁铁线圈中的电流时，小铁球由静止释放，当小铁球经过光电门时，与光电门连接的传感器可测算出其速度。改变光电门的位置，得到多组和的数据。当地重力加速度为。
（1） 小铁球从释放至到达光电门的过程，机械能守恒表达式为 （用、、、表示）；
（2） 得到多组实验数据，以为纵轴，以为横轴建立如图乙所示的坐标系，描点并连线，图像的斜率 ；
（3） 发现斜率比当地重力加速度小，可能的原因是 ：。
19. 某兴趣小组利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。进行了如下操作：
①用刻度尺测出直尺的总长度；
②让直尺下端刚好处于光电门处（恰好未挡光）并由静止释放，直尺运动过程中尺身始终处于竖直方向且直尺通过光电门的过程中下端未触地；
③记录直尺通过光电门的时间t。
（1） 若可供选用的直尺是长度相同的一把钢尺和一把塑料尺，为减小实验误差应选择
（填“钢尺”或“塑料尺”）完成该实验；
（2） 直尺上端经过光电门瞬间的速度大小为 （用L、t表示）；
（3） 若直尺通过光电门的过程机械能守恒，则当地的重力加速度大小=（用L、t表示）；
（4） 通过处理数据发现，直尺动能的增加量大于直尺重力势能的减少量，造成这种结果的原因可能是___________（填正确答案标号）。
A .由静止释放直尺时直尺下端处于光电门的上方
B .把实验选用的直尺的量程当作直尺的长度
C .直尺下落过程中存在空气阻力
20.某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如下图所示。小钢球在最低点时给它一足够大的初速度使其能在竖直面内做完整圆周运动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值FTmax和最小值FTmin。改变小钢球的初速度，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的图像是一条直线，已知直线的斜率为k，截距为b，重力加速度为g。
（1） 若小钢球运动过程中机械能守恒，则直线斜率理论值为 ，小球质量为 。（用b，g来表示）
（2） 该实验系统误差的主要来源是______（填正确答案标号）。
A .小钢球质量很大 B .小钢球初速度不同 C .小钢球摆动过程中有空气阻力
21.某同学采用图甲所示的装置做“验证小球摆动的过程中满足机械能守恒定律”的实验。细线上端固定在铁架台上的O点，下端悬挂一小球，将小球拉起一定角度，由静止释放，摆到最低点时，恰好通过固定在铁架台上的光电门。
请回答下列问题。
（1）用游标卡尺测量小球的直径如图乙所示，则小球的直径为 mm；
（2）测量O点到小球球心的距离为L；
（3）记下小球被拉起时，悬线与竖直方向的角度θ，根据小球的直径和小球通过光电门的遮光时间，计算出小球摆到最低点的速度v；
（4）改变小球释放的初位置，多次实验；
（5）做出v2与（1-cosθ）的图像，若图像为过原点的一条倾斜直线，且直线的斜率为 则小球在摆动的过程中满足机械能守恒；（用L和重力加速度g表示）
（6）请写出一条能减小实验误差的措施 。
22.某同学采用图甲所示的装置做“验证小球摆动的过程中满足机械能守恒”的实验。细线上端固定在铁架台上的O点，下端悬挂一小球，将小球拉起一定角度，由静止释放，摆到最低点时，恰好通过固定在铁架台上的光电门。
（1） 用游标卡尺测量小球的直径，如图乙所示，则小球的直径 mm；
（2） 该同学将小球从不同高度释放，测出释放点到小球摆动最低点的高度h及挡光时间t，若作出 （选填“t”“”或“”）与h（为横坐标）的图像是过原点的一条倾斜直线，则直线的斜率为 ，则小球在摆动的过程中满足机械能守恒。（用重力加速度g和小球直径d表示）
（3） 若另一小组同学用安装在O点的力传感器代替光电门完成实验。将细线拉至水平状态，把小球由静止释放，当小球摆到O点正下方时，力传感器示数F为 ，则可验证小球在摆动的过程中满足机械能守恒。（用重力加速度g和小球质量m表示）
23. 某实验小组用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。将一钢球用细线系住悬挂在铁架台上，钢球静止于A点。在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。在A的正下方固定一光电门。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可由计时器测出。记录钢球每次摆下的高度h和计时器示数t。
（1） 用刻度尺测量遮光条宽度，如图乙所示，读数为 cm。某次测量中，计时器的示数为0.00320s，则钢球经过A时的速度v= m/s（计算结果保留3位有效数字）。
（2） 该实验小组在某次实验中测得减少的重力势能为1.034J，小球经A处的动能为1.143J。比较两者的大小，出现这一结果可能的原因有 。
A．释放时给了小球一个初速度
B．钢球下落过程中存在空气阻力
C．实验中用的是遮光条的速度，比钢球实际速度略大
D．所测钢球摆下高度h为释放时球心到球在A点时底端之间的高度差
24.某同学设计了如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律，竖直杆竖直固定在M、N两点，在杆上固定一个量角器，并在量角器的圆心处固定一个力传感器，一根细线上端连接在力传感器上，下端系在小球上。
实验步骤如下：
①拉离小球，使细线与竖直方向成一个角度，由静止释放小球，使小球在竖直平面内做圆周运动；
②记录小球运动到最低点时力传感器的最大示数F；
③重复以上实验步骤。
（1） 该同学练习使用游标卡尺测量小球直径d时，游标卡尺的示数如图乙所示，则d= mm。
（2） 关于该实验，下列说法正确的有________（选填选项前的字母）。
A .可以直接用弹簧测力计代替力传感器进行实验
B .细线要选择非弹性的
C .小球尽量选择密度大的
（3） 实验中没有提供天平等可以测量质量的实验器材，为完成实验，需要记录小球在竖直方向上静止时。（请补充完整）
（4） 为完成实验，还需要测量的物理量有________（选填选项前的字母）。
A .释放小球时细线偏离竖直方向的角度θ
B .小球从释放到运动至圆周运动最低点的时间t
C .细线长L
（5） 需要验证机械能守恒的表达式为 （用已知量和测量量的符号表示）。
（6） 实验中发现，小球摆到另一侧偏离竖直方向的角度略小于初始释放位置偏离竖直方向的角度，其原因可能是 。
25. 某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，装有遮光条的滑块放置在气垫导轨上，细线绕过固定在导轨右端的定滑轮，一端与滑块连接、另一端悬吊钩码。
（1） 图甲所示装置可验证___________的机械能守恒。
A .钩码 B .滑块 C .滑块和遮光条 D .钩码、滑块和遮光条
（2） 在实验中用游标卡尺测出遮光条的宽度d，读数如图乙所示，则遮光条的宽度
。
（3） 某同学测出滑块上遮光条到光电门的距离x，接通气源，释放滑块，记录滑块通过光电门时遮光条遮光时间t；保持滑块开始滑动时的位置不变，改变光电门的位置，测出多组对应的x与t的数值；经过计算发现系统动能的增加量均小于钩码重力势能的减少量，其原因可能是( )
A .钩码质量太大 B .气垫导轨未完全调水平，左端高于右端 C .系统受到空气阻力
26. 如图甲所示，利用气垫导轨验证机械能守恒定律。
（1） 实验步骤∶
A．将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度大于1.2m，将导轨调至水平；
B．图乙，用游标卡尺测出挡光条的宽度为l= mm；
C．由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x；
D．将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止时释放滑块，实验中要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；
E．从数字计时器（图中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2；
F．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；
（2） 用表示直接测量的字母写出下列物理量的表达式：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）。
系统动能的增加量ΔEk= ，若ΔEp=ΔEk则可认为验证了机械能守恒定律。
27. 学习小组利用水平放置的气垫导轨和光电门进行实验，如图1所示，光电门A、B中心之间的距离为L，遮光条通过光电门A，B的时间分别为、 ， 用天平测得滑块（含遮光条）的质量为M，钩码的质量为m，滑块与钩码间通过轻绳连接，定滑轮与滑块何轻绳水平，当地重力加速度大小为g。
（1） 用游标卡尺测遮光条的宽度d，测量结果如图2所示，则 。
（2） 如果用钩码的重力大小表示轻绳对滑块的拉力大小，利用该装置验证牛顿第二定律，漏要满足的条件是m M（填“”或“”），在误差允许范围内，满足： （用题给物理量符号表示），则说明牛顿第二定律成立。
（3） 利用该装置验证滑块（含遮光条）与钩码构成的系统机械能守恒，则需验证的关系式是： 。（用题给物理量符号表示）
28. 某同学利用水平放置的气垫导轨和光电门“验证机械能守恒定律”，装置如图所示。已知滑块的质量为M，钩码的质量为m，重力加速度大小为g。测得遮光条的宽度为d，光电门A、B之间的距离为l，滑块通过光电门A、B的时间分别为、。
（1） 滑块通过光电门A时的速度大小 。
（2） 要验证系统机械能守恒，需要验证的表达式为 。
（3） 根据实验数据发现钩码重力势能的减少量大于系统动能的增加量，是因为 。
重力加速度g是物理学中一个极为常见的基本量，它的测定对物理学、天文学等学科的发展具有重要意义。某实验小组用如图所示的装置测定当地重力加速度的大小，图中A、B为两个连接数据采集器的光电门，轻绳跨过定滑轮连接质量分别为m1、m2的两物体。
实验步骤如下：
①用天平测量两个物体的质量，测得m1=100g，m2=200g；
②用游标卡尺测出质量为m1的钩码的高度d，测得d=4.85cm；
③按照如图所示的实验装置图安装好实验装置；
④用米尺测出两光电门传感器A、B间的距离h；
⑤将质量为m2的钩码从一定高度由静止释放后，测出质量为m1的钩码上升过程中先后通过两光电门传感器B、A的时间tB、tA；
⑥多次改变两光电门传感器A、B之间的距离重复以上实验。
（1） 该实验小组使用Excel软件处理实验数据，以h的纵坐标，要想进行直线拟合，横坐标应为______
A .B .C .D .
（2） 选用第（1）问中的横坐标，拟合后直线的斜率大小为 ， 则重力加速度的测量值为。当地重力加速度的参考值为9.80m/s2 ， 本次测量的相对误差为
。（结果均保留三位有效数字）
（3） 该实验误差的主要来源有( )
A .m1的质量没有远小于m2的质量 B .绳子和定滑轮间存在摩擦力
C .滑轮有质量 D .绳子拉力不等于钩码重力
29. 某物理兴趣小组的同学们为了验证机械能守恒定律，使用的实验装置如图甲所示。两相同重物P、Q的质量均为M、厚度均为d，轻绳一端与P连接，另一端穿过质量为m的薄片N上的小孔与Q连接，开始时在外力的作用下使系统（重物P、Q以及薄片N）保持静止状态，在正下方h处固定一圆环，圆环正下方固定一光电门。实验时，将系统由静止释放，运动中Q可以自由穿过圆环，N将被圆环挡住而立即停止运动，Q通过光电门时记录的挡光时间为t，重力加速度大小为g。
（1） 重物Q穿过圆环时的速度大小 ；
（2） 若系统的机械能守恒，则应满足的关系式为 ；
（3） 保持M，h不变，改变m（始终保证），重复上述操作，得到多组m、t，作出图像，如图乙所示，则图线的斜率 。
30. 某实验小组利用如图所示装置验证系统的机械能守恒定律。跨过定滑轮的轻绳一端系着物块A，另一端穿过中心带有小孔的金属圆片C与物块B相连，A和B质量均为 ， C的质量为。铁架台上固定一圆环，圆环处在B的正下方。开始时，C与圆环间的高度为 ， A、B、C由静止开始运动，当B穿过圆环时，C被搁置在圆环上。在铁架台、处分别固定两个光电门，物块B从运动到所用的时间为 ， 圆环距的高度为 ， 之间的高度为 ， 重力加速度为。
（1） B穿过圆环后可以视为做 直线运动；
（2） 为了验证系统机械能守恒，该系统应选择 （选填“A和B”或“A、B和C”），则只需等式 成立，即可验证系统机械能守恒。（用题中所测物理量的符号表示）
（3） 实际做实验时会发现重力势能减少量与系统动能增加量有差别，原因可能是（不考虑测量误差） 。
31.某物理兴趣小组的同学设计了如图所示的装置，定滑轮两侧各挂完全相同，质量均为M的小桶A和B，与B相连的挡光片的宽度为d，、为光电门，两光电门之间的距离为L，分别在两桶中放置k块质量为的砝码，使得两边平衡，实验过程中将B桶中的砖码一块一块地添加到A桶中，在将第n块砝码放入A桶后，B桶从运动到的这个过程中，测得B桶通过光电门、的时间分别为、 ， 不计挡光片、定滑轮、细绳的质量，忽略定滑轮与细绳间的摩擦。（答案均用题干中字母表示）
（1） 若装置用来探究加速度与力、质量的关系，则B桶通过光电门时的速度 ，B桶通过光电门时的速度 ，此运动过程中加速度大小为 （此空用L、、表示）；
（2） 若装置用来验证机械能守恒定律，则在此运动过程中应满足的关系式为 。
小华用图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”。已知重物A（含挡光片）、B的质量分别为mA和mB(mB>mA)，挡光片的宽度为d，重力加速度为g。按下列实验步骤操作。
①按图甲装配好定滑轮和光电门
②A、B用绳连接后跨放在定滑轮上，用手托住B
③测量挡光片中心到光电门中心的竖直距离h
④先接通光电门的电源，后释放B
⑤记录挡光片经过光电门的时间
（1） 挡光片通过光电门时的速度为 （用题中的物理量表示）。
（2） 如果系统的机械能守恒，应满足的关系式为 （用题中的物理量表示）。
（3） 小华反复改变挡光片中心到光电门中心的竖直距离h，记录挡光片通过光电门时间 ， 作出图像如图乙所示，测得图线的斜率为k，则 。
（4） 本实验中通过计算得到挡光片通过光门的速度 （选填“小于”“大于”或“等于”）其真实速度。
32. 某同学用如图甲所示的实验装置验证物块A、B组成的系统机械能守恒。A从高处由静止开始下落，B上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：已知打点计时器所用电源的频率为f，0是打下的第一个点，每5个点取1个计数点，计数点间的距离表示如图乙所示。已知物块A、B的质量分别为mA、mB ， 重力加速度为g，则
（1） 在纸带上打下计数点5时，物块A的速度为 ；
（2） 在打计数点0~5点过程中系统动能的增加量 ，系统势能的减少量
（以上均用题目中所给字母表示）；
（3） 该同学以物块A速度的平方为纵轴，以物块A下落的高度h为横轴，做出图像如图丙所示，、 ，则当地的重力加速度 m/s2（计算结果保留3位有效数字）。
33.某物理兴趣小组利用如图甲实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从一定高度由静止开始下落，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。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：O是打下的第一个点，打点计时器的工作频率为50Hz。A、B、C为纸带上标注的三个计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出）。各计数点到O点的距离已在图中标出。已知、（重力加速度g取 ， 计算结果均保留一位小数）
（1） 关于上述实验，下列说法中正确的是______；
A .重物最好选择密度较大的物块 B .重物的质量可以不测量
C .实验中应先释放纸带，后接通电源 D .可以利用公式来求解瞬时速度
（2） 在纸带上打下计数点B时的速度v＝ m/s；
（3） 在打计数点O至B过程中系统动能的增加量 J，系统重力势能的减少量 J，实验结果显示略大于 ， 那么造成这一现象的主要原因是
。
（4） 某同学根据选取的纸带的打点情况做进一步分析，做出获得的速度v的平方随下落的高度h的变化图像如图丙所示，据此可计算出当地的重力加速度g＝ 。
34.某同学用图甲的装置验证机械能守恒定律。大小相同的两小球P、Q分别固定在轻杆两端，轻杆可绕固定于中点O的光滑水平轴在竖直面内转动，O点正下方有一光电计时器，小球通过计时器时其球心恰好与光电门等高。已知小球的直径为d，两球球心间的距离为L，P球质量是Q球质量的2倍，重力加速度为g。现将轻杆拉至水平位置并由静止释放，当P球第一次通过光电门时，计时器显示的遮光时间为。回答下列问题：
（1） 用游标卡尺测量d时如图乙所示，则 cm；
（2） 小球P经过光电门时速度的表达式为 （用已知和测得量的符号表示）；
（3） 若此过程中P、Q构成的系统机械能守恒，则需要验证的关系式为 （用已知和测得量的符号表示）。
33.某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。轻杆两端固定两个大小相等但质量不等的小球P、Q，杆可以绕固定于中点O的水平轴在竖直面内自由转动。O点正下方有一光电门，小球可恰好通过光电门，已知重力加速度为g。
（1） P、Q从水平位置由静止释放，当小球P通过最低点时，与光电门连接的数字计时器显示的挡光时间为t，小球的直径为d，则小球P经过最低点时的速度为v= ；（用题中各物理量、字母表达。）
（2） 用游标卡尺测得小球的直径如图乙所示，则小球的直径为d= cm；
（3） 若两小球P、Q球心间的距离为L，小球P的质量是小球Q质量的k倍（k>1），当改变L，则得到不同的 t，作出如图丙所示的图像，该同学选取的横坐标是______ 。
A . B . C . D .
34.小明利用如图装置验证机械能守恒定律。图中为轻杆，为固定转轴，端小球固定于杆上，质量为。端小球放在轻质勺形槽内，质量为。由静止释放后，轻杆从水平位置逆时针转动，轻杆转到竖直位置时被制动，球被水平抛出。
（1） 实验时，小明首先测量了、及两球距点的距离、 ， 除此之外，还需要测量的物理量有____。
A .A球从释放到运动至最低点的时间
B .O点离地面的高度
C .B球落地点与O点的水平距离
（2） 结合（1）中的各物理量，轻杆从水平位置自由释放，利用上述测定的物理量和重力加速度 ， 可得系统重力势能减少量为 ，动能增加量为 。