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高中物理教科版 (2019)必修 第二册6 实验:验证机械能守恒定律当堂检测题
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这是一份高中物理教科版 (2019)必修 第二册6 实验:验证机械能守恒定律当堂检测题，共7页。试卷主要包含了解析等内容，欢迎下载使用。
1．某同学用如图甲所示的实验装置，验证机械能守恒定律．
(1)实验操作步骤如下：
①按实验要求安装好实验装置；
②使重锤靠近打点计时器，接着先释放重锤，再接通电源，打点计时器在纸带上打下一系列的点；
③图乙为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一个点，分别测出若干连续打点A、B、C…与O点之间的距离h1、h2、h3…以上操作步骤中，有错误的操作步骤是________(选填“①”“②”或“③”).
(2)已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m，当地的重力加速度为g，结合实验中所测的h1、h2、h3，可得打B点时重锤的速度大小为________，重锤下落h2的过程中减小的重力势能为________，在误差允许范围内重锤动能增加量等于重力势能减少量，即验证了机械能守恒定律．实际上由于打点计时器与纸带间及其他阻力的作用，重锤动能增加量稍微________(选填“大于”或“小于”)重力势能减少量．
2．某同学用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出A、B两物块的质量mA＝150 g，mB＝50 g，A从高处由静止开始下落，B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，图乙给出的是实验中获取的一条纸带：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)，计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器计时周期为T＝0.02 s，则：
(1)在打点5时的速度大小为________m/s，在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝________ J，系统势能的减小量ΔEp＝________J，由此得出的结论是________________________________；(重力加速度g＝9.8 m/s2，结果均保留三位有效数字)
(2)用v表示物块A的速度，h表示物块A下落的高度．若某同学作出的 eq \f(v2,2) h图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度g＝________ m/s2(结果保留三位有效数字).
3．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，
(1)学生在操作实验过程中有下列四种情况，其中正确操作的是________．
(2)质量m＝2.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，0为第一个点，A、B、C…为从合适位置开始选取的连续点．已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，则：纸带打下E点时的速度vE＝________ m/s(结果保留3位有效数字).
(3)从B点到E点，重物重力势能减少量ΔEp＝________ J，动能增加量ΔEk＝________ J；(以上两空均保留3位有效数字)
(4)上问中，重物重力势能减少量大于动能增加量，发生此误差的原因是存在阻力，则重物在下落过程中所受阻力的大小约为________ N(结果保留2位有效数字).
4．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.
(1)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；
(2)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)
(3)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
B组 选择性考试练
5.某同学用如图a所示的装置验证机械能守恒定律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上．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度为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可由计时器测出，取v＝ eq \f(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ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒．
(1)用ΔEp＝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ΔEk＝ eq \f(1,2)mv2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0.010 0 s，则钢球的速度为v＝________ m/s.(结果保留3位有效数字)
(3)下表为该同学的实验结果：
他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异，你认为这差异是否是由于空气阻力造成的________．(填“是”或“否”)
6．某同学用如图所示的实验装置“验证机械能守恒定律”，主要实验步骤如下：
a．测出遮光条的宽度为d＝0.5 cm，钩码的质量为m＝100 g，滑块(含遮光条)的质量为M＝300 g；
b．将气垫导轨放在水平桌面上，调节旋钮将气垫导轨调至水平；
c．撤去光电门2，将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门1的距离l.
d．静止释放滑块，记录遮光条通过光电门1的时间Δt；
e．改变滑块的释放位置，重复步骤c、d得到多组实验数据．
f．……
据此回答下列问题：
(1)在步骤b中，该同学在光电门1的右侧向左轻推滑块，发现遮光条通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，他应调节左侧调节旋钮将轨道左端适当________(选填“调高”或“调低”)；
(2)在某次实验中，测得遮光条到光电门1的距离l1＝50.0 cm，遮光条通过光电门的时间Δt1＝3.2×10－3 s，则滑块通过光电1时的速度大小为________ m/s.钩码和滑块(含遮光条)组成的系统减少的重力势能为________ J，增加的动能为________ J；(取重力加速度g＝9.8 m/s2，计算结果均保留3位有效数字)
(3)为了减小偶然误差，另一同学认为可以在坐标纸上作出________图像(填下列选项前的字母代号)，若所得图像是一条过坐标原点的直线，且图线的斜率为________(用M、m、g、d表示)，也可以验证钩码和滑块(含遮光条)组成的系统机械能守恒．
A．l eq \r(Δt) B．l Δt2C．l eq \f(1,Δt) D．l eq \f(1,Δt2)
7．为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图甲所示的气垫导轨装置(包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计)进行实验．此外可使用的实验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺．
(1)某同学设计了如下的实验步骤，其中不必要的步骤是________．(填写序号)
①在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字毫秒计；
②用天平测量滑块和遮光条的总质量m；
③通过导轨上的标尺测出A、B之间的距离l；
④调整好气垫导轨的倾斜角度；
⑤将滑块从光电门Ⅰ左侧某处，由静止开始释放，从数字毫秒计读出滑块上的遮光条通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间Δt1、Δt2；
⑥用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面的高度h1、h2；
⑦改变气垫导轨倾斜程度，重复步骤④⑤⑥，完成多次测量．
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图乙所示，d＝________ mm；
(3)在误差允许范围内，若h1－h2＝________(用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示，已知重力加速度为g)，则认为滑块下滑过程中机械能守恒．
课时素养评价17 实验：验证机械能守恒定律
1．解析：(1)步骤②中，应该先接通电源，再释放重锤；
(2)打B点时重锤的速度大小为vB＝ eq \f(h3－h1,2T)，重锤下落h2的过程中减小的重力势能为ΔEp＝mgh2，实际上由于打点计时器与纸带间及其他阻力的作用，重锤动能增加量稍微小于重力势能减少量．
答案：(1)② (2) eq \f(h3－h1,2T) mgh2 小于
2．解析：(1)在打点5时的速度大小为v5＝ eq \f(0.264 m＋0.216 m,2×5×0.02 s)＝2.40 m/s，在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝ eq \f(1,2)(mA＋mB)v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(5)) －0＝0.576 J，系统势能的减小量ΔEp＝(mA－mB)gh＝0.588 J，由此得出的结论是在误差允许范围内，A、B组成的系统机械能守恒．
(2)由机械能守恒定律得 eq \f(1,2)(mA＋mB)v2＝(mA－mB)gh，解得 eq \f(1,2)v2＝ eq \f(（mA－mB）gh,（mA＋mB）)，则由图线得斜率k＝ eq \f(（mA－mB）g,（mA＋mB）)＝ eq \f(5.82,1.20)，解得g＝9.70 m/s2.
答案：(1)2.40 0.576 0.588 在误差允许范围内，A、B组成的系统机械能守恒 (2)9.70
3．解析：(1)打点计时器使用的是交流电源，故A、B错误；为了减小纸带与限位孔之间的摩擦，应使纸带通过限位孔处于竖直状态，故C正确，D错误．
(2)根据匀变速直线运动的规律，E点的瞬时速度等于DF段的平均速度，故
vE＝ eq \f(xDF,2T)＝ eq \f(23.49－15.71,2×0.02)×10－2 m/s＝1.95 m/s，
同理可得vB＝ eq \f(xAC,2T)＝ eq \f(12.40－6.93,2×0.02)×10－2 m/s＝1.37 m/s.
(3)从B点到E点，重物重力势能减少量
ΔEp＝mghBE＝2×9.80×(19.41－9.47)×10－2 J＝1.95 J，动能增加量ΔEk＝ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(E)) － eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) ，代入数据得ΔEk＝1.93 J.
(4)根据动能定理mghBE－fhBE＝ΔEk，解得f＝0.20 N.
答案：(1)C (2)1.95 (3)1.95 1.93 (4)0.20
4．解析：(2)小球通过光电门时间极短，在极短时间内，小球通过光电门1的速度为v1＝ eq \f(d,t1)，
小球通过光电门2的速度为v2＝ eq \f(d,t2)，若小铁球在下落过程中机械能守恒，则满足的表达式为
mgh＝ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) － eq \f(1,2)mveq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))，代入v1、v2，
可得mgh＝ eq \f(1,2)m eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,t2))) eq \s\up12(2)－ eq \f(1,2)m eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,t1)))2，约去质量m，
则有gh＝ eq \f(d2,2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,t eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) )－\f(1,t eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ))).
(3)存在空气阻力，导致减小的重力势能大于增加的动能，A错误；小球经过光电门2时球心未经光电门中心，导致遮光时间变短，算得的速度变大，可能导致增加的动能大于减小的重力势能，B正确；小球直径d的测量值偏大，则算得的速度变大，可能导致增加的动能大于减小的重力势能，C正确．
答案： (2) eq \f(d,t1) gh＝ eq \f(d2,2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,t eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) )－\f(1,t eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ))) (3)BC
5．解析：(1)用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时钢球球心到钢球在A点时的球心之间的竖直距离，B正确，A、C错误．
(2)用刻度尺测量遮光条宽度，由图可知刻度尺的精确值为1 mm，读数为d＝1.50 cm，某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s，由于挡光时间很小，可认为挡光过程的平均速度为钢球的速度，则有v＝ eq \f(d,t)＝ eq \f(1.50×10－2,0.010 0) m/s＝1.50 m/s.
(3)如果是空气阻力造成的误差，应该是钢球减少的重力势能大于增加的动能，但从表格数据可以知道钢球减少的重力势能小于增加的动能，故差异不是由于空气阻力造成的．
答案：(1)B (2)1.50(1.49～1.51均可) 1.50(1.49～1.51均可) (3)否
6．解析：(1)该同学在光电门1的右侧向左轻推滑块，发现遮光条通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，说明滑块做加速运动，即气垫导轨左端低，右端高，他应调节左侧调节旋钮将轨道左端适当调高．
(2)滑块通过光电1时的速度大小为v1＝ eq \f(l1,Δt1)＝1.56 m/s，钩码和滑块(含遮光条)组成的系统减少的重力势能为Ep＝mgl1＝0.490 J，增加的动能为Ek＝ eq \f(1,2)(m＋M)v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ＝0.487 J．
(3)若钩码和滑块(含遮光条)组成的系统机械能守恒，则有mgl＝ eq \f(1,2)(m＋M)v2，又v＝ eq \f(l,Δt)，整理得l＝ eq \f(（m＋M）d2,2mg)× eq \f(1,Δt2)，为了减小偶然误差，另一同学认为可以在坐标纸上作出l eq \f(1,Δt2)，故选D.若所得图像是一条过坐标原点的直线，且图线的斜率为k＝ eq \f(（m＋M）d2,2mg).
答案：(1) 调高 (2)1.56 0.490 0.487
(3)D eq \f(（m＋M）d2,2mg)
7．解析：(1)根据题意可知，通过光电门时，滑块运动速度v＝ eq \f(d,Δt)，滑块下滑过程中机械能守恒，减少的重力势能转化为动能，有mg(h1－h2)＝ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) － eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ＝ eq \f(1,2)m eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt2))) eq \s\up12(2)－ eq \f(1,2)m eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt1))) eq \s\up12(2)，整理化简得g(h1－h2)＝ eq \f(1,2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt2))) eq \s\up12(2)－ eq \f(1,2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt1))) eq \s\up12(2)，由此可知，①④⑤⑥⑦是必要的，不符合题意，②③是不必要的，故选②③.
(2)由题图乙可知，此游标卡尺为20分度的，精度为0.05 mm，故游标卡尺的示数d＝5 mm＋0×0.05 mm＝5.00 mm.
(3)根据(1)可知在误差允许的范围内，若h1－h2＝ eq \f(\f(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt2)))\s\up12(2)－\f(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt1)))\s\up12(2),g)，则认为滑块下滑过程中机械能守恒．
答案： (1)②③ (2)5.00
(3) eq \f(\f(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt2)))\s\up12(2)－\f(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt1)))\s\up12(2),g)
ΔEp(×10－2J)
4.892
9.786
14.69
19.59
29.38
ΔEk(×10－2J)
5.04
10.1
15.1
20.0
29.8
1．某同学用如图甲所示的实验装置，验证机械能守恒定律．
(1)实验操作步骤如下：
①按实验要求安装好实验装置；
②使重锤靠近打点计时器，接着先释放重锤，再接通电源，打点计时器在纸带上打下一系列的点；
③图乙为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一个点，分别测出若干连续打点A、B、C…与O点之间的距离h1、h2、h3…以上操作步骤中，有错误的操作步骤是________(选填“①”“②”或“③”).
(2)已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m，当地的重力加速度为g，结合实验中所测的h1、h2、h3，可得打B点时重锤的速度大小为________，重锤下落h2的过程中减小的重力势能为________，在误差允许范围内重锤动能增加量等于重力势能减少量，即验证了机械能守恒定律．实际上由于打点计时器与纸带间及其他阻力的作用，重锤动能增加量稍微________(选填“大于”或“小于”)重力势能减少量．
2．某同学用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器，用天平测出A、B两物块的质量mA＝150 g，mB＝50 g，A从高处由静止开始下落，B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，图乙给出的是实验中获取的一条纸带：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)，计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器计时周期为T＝0.02 s，则：
(1)在打点5时的速度大小为________m/s，在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝________ J，系统势能的减小量ΔEp＝________J，由此得出的结论是________________________________；(重力加速度g＝9.8 m/s2，结果均保留三位有效数字)
(2)用v表示物块A的速度，h表示物块A下落的高度．若某同学作出的 eq \f(v2,2) h图像如图丙所示，则可求出当地的重力加速度g＝________ m/s2(结果保留三位有效数字).
3．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，
(1)学生在操作实验过程中有下列四种情况，其中正确操作的是________．
(2)质量m＝2.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，0为第一个点，A、B、C…为从合适位置开始选取的连续点．已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，则：纸带打下E点时的速度vE＝________ m/s(结果保留3位有效数字).
(3)从B点到E点，重物重力势能减少量ΔEp＝________ J，动能增加量ΔEk＝________ J；(以上两空均保留3位有效数字)
(4)上问中，重物重力势能减少量大于动能增加量，发生此误差的原因是存在阻力，则重物在下落过程中所受阻力的大小约为________ N(结果保留2位有效数字).
4．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.
(1)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；
(2)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)
(3)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
B组 选择性考试练
5.某同学用如图a所示的装置验证机械能守恒定律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上．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度为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可由计时器测出，取v＝ eq \f(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ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒．
(1)用ΔEp＝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ΔEk＝ eq \f(1,2)mv2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0.010 0 s，则钢球的速度为v＝________ m/s.(结果保留3位有效数字)
(3)下表为该同学的实验结果：
他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异，你认为这差异是否是由于空气阻力造成的________．(填“是”或“否”)
6．某同学用如图所示的实验装置“验证机械能守恒定律”，主要实验步骤如下：
a．测出遮光条的宽度为d＝0.5 cm，钩码的质量为m＝100 g，滑块(含遮光条)的质量为M＝300 g；
b．将气垫导轨放在水平桌面上，调节旋钮将气垫导轨调至水平；
c．撤去光电门2，将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门1的距离l.
d．静止释放滑块，记录遮光条通过光电门1的时间Δt；
e．改变滑块的释放位置，重复步骤c、d得到多组实验数据．
f．……
据此回答下列问题：
(1)在步骤b中，该同学在光电门1的右侧向左轻推滑块，发现遮光条通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，他应调节左侧调节旋钮将轨道左端适当________(选填“调高”或“调低”)；
(2)在某次实验中，测得遮光条到光电门1的距离l1＝50.0 cm，遮光条通过光电门的时间Δt1＝3.2×10－3 s，则滑块通过光电1时的速度大小为________ m/s.钩码和滑块(含遮光条)组成的系统减少的重力势能为________ J，增加的动能为________ J；(取重力加速度g＝9.8 m/s2，计算结果均保留3位有效数字)
(3)为了减小偶然误差，另一同学认为可以在坐标纸上作出________图像(填下列选项前的字母代号)，若所得图像是一条过坐标原点的直线，且图线的斜率为________(用M、m、g、d表示)，也可以验证钩码和滑块(含遮光条)组成的系统机械能守恒．
A．l eq \r(Δt) B．l Δt2C．l eq \f(1,Δt) D．l eq \f(1,Δt2)
7．为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图甲所示的气垫导轨装置(包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计)进行实验．此外可使用的实验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺．
(1)某同学设计了如下的实验步骤，其中不必要的步骤是________．(填写序号)
①在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字毫秒计；
②用天平测量滑块和遮光条的总质量m；
③通过导轨上的标尺测出A、B之间的距离l；
④调整好气垫导轨的倾斜角度；
⑤将滑块从光电门Ⅰ左侧某处，由静止开始释放，从数字毫秒计读出滑块上的遮光条通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间Δt1、Δt2；
⑥用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面的高度h1、h2；
⑦改变气垫导轨倾斜程度，重复步骤④⑤⑥，完成多次测量．
(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图乙所示，d＝________ mm；
(3)在误差允许范围内，若h1－h2＝________(用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示，已知重力加速度为g)，则认为滑块下滑过程中机械能守恒．
课时素养评价17 实验：验证机械能守恒定律
1．解析：(1)步骤②中，应该先接通电源，再释放重锤；
(2)打B点时重锤的速度大小为vB＝ eq \f(h3－h1,2T)，重锤下落h2的过程中减小的重力势能为ΔEp＝mgh2，实际上由于打点计时器与纸带间及其他阻力的作用，重锤动能增加量稍微小于重力势能减少量．
答案：(1)② (2) eq \f(h3－h1,2T) mgh2 小于
2．解析：(1)在打点5时的速度大小为v5＝ eq \f(0.264 m＋0.216 m,2×5×0.02 s)＝2.40 m/s，在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝ eq \f(1,2)(mA＋mB)v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(5)) －0＝0.576 J，系统势能的减小量ΔEp＝(mA－mB)gh＝0.588 J，由此得出的结论是在误差允许范围内，A、B组成的系统机械能守恒．
(2)由机械能守恒定律得 eq \f(1,2)(mA＋mB)v2＝(mA－mB)gh，解得 eq \f(1,2)v2＝ eq \f(（mA－mB）gh,（mA＋mB）)，则由图线得斜率k＝ eq \f(（mA－mB）g,（mA＋mB）)＝ eq \f(5.82,1.20)，解得g＝9.70 m/s2.
答案：(1)2.40 0.576 0.588 在误差允许范围内，A、B组成的系统机械能守恒 (2)9.70
3．解析：(1)打点计时器使用的是交流电源，故A、B错误；为了减小纸带与限位孔之间的摩擦，应使纸带通过限位孔处于竖直状态，故C正确，D错误．
(2)根据匀变速直线运动的规律，E点的瞬时速度等于DF段的平均速度，故
vE＝ eq \f(xDF,2T)＝ eq \f(23.49－15.71,2×0.02)×10－2 m/s＝1.95 m/s，
同理可得vB＝ eq \f(xAC,2T)＝ eq \f(12.40－6.93,2×0.02)×10－2 m/s＝1.37 m/s.
(3)从B点到E点，重物重力势能减少量
ΔEp＝mghBE＝2×9.80×(19.41－9.47)×10－2 J＝1.95 J，动能增加量ΔEk＝ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(E)) － eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(B)) ，代入数据得ΔEk＝1.93 J.
(4)根据动能定理mghBE－fhBE＝ΔEk，解得f＝0.20 N.
答案：(1)C (2)1.95 (3)1.95 1.93 (4)0.20
4．解析：(2)小球通过光电门时间极短，在极短时间内，小球通过光电门1的速度为v1＝ eq \f(d,t1)，
小球通过光电门2的速度为v2＝ eq \f(d,t2)，若小铁球在下落过程中机械能守恒，则满足的表达式为
mgh＝ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) － eq \f(1,2)mveq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))，代入v1、v2，
可得mgh＝ eq \f(1,2)m eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,t2))) eq \s\up12(2)－ eq \f(1,2)m eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,t1)))2，约去质量m，
则有gh＝ eq \f(d2,2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,t eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) )－\f(1,t eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ))).
(3)存在空气阻力，导致减小的重力势能大于增加的动能，A错误；小球经过光电门2时球心未经光电门中心，导致遮光时间变短，算得的速度变大，可能导致增加的动能大于减小的重力势能，B正确；小球直径d的测量值偏大，则算得的速度变大，可能导致增加的动能大于减小的重力势能，C正确．
答案： (2) eq \f(d,t1) gh＝ eq \f(d2,2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,t eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) )－\f(1,t eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ))) (3)BC
5．解析：(1)用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时钢球球心到钢球在A点时的球心之间的竖直距离，B正确，A、C错误．
(2)用刻度尺测量遮光条宽度，由图可知刻度尺的精确值为1 mm，读数为d＝1.50 cm，某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s，由于挡光时间很小，可认为挡光过程的平均速度为钢球的速度，则有v＝ eq \f(d,t)＝ eq \f(1.50×10－2,0.010 0) m/s＝1.50 m/s.
(3)如果是空气阻力造成的误差，应该是钢球减少的重力势能大于增加的动能，但从表格数据可以知道钢球减少的重力势能小于增加的动能，故差异不是由于空气阻力造成的．
答案：(1)B (2)1.50(1.49～1.51均可) 1.50(1.49～1.51均可) (3)否
6．解析：(1)该同学在光电门1的右侧向左轻推滑块，发现遮光条通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，说明滑块做加速运动，即气垫导轨左端低，右端高，他应调节左侧调节旋钮将轨道左端适当调高．
(2)滑块通过光电1时的速度大小为v1＝ eq \f(l1,Δt1)＝1.56 m/s，钩码和滑块(含遮光条)组成的系统减少的重力势能为Ep＝mgl1＝0.490 J，增加的动能为Ek＝ eq \f(1,2)(m＋M)v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ＝0.487 J．
(3)若钩码和滑块(含遮光条)组成的系统机械能守恒，则有mgl＝ eq \f(1,2)(m＋M)v2，又v＝ eq \f(l,Δt)，整理得l＝ eq \f(（m＋M）d2,2mg)× eq \f(1,Δt2)，为了减小偶然误差，另一同学认为可以在坐标纸上作出l eq \f(1,Δt2)，故选D.若所得图像是一条过坐标原点的直线，且图线的斜率为k＝ eq \f(（m＋M）d2,2mg).
答案：(1) 调高 (2)1.56 0.490 0.487
(3)D eq \f(（m＋M）d2,2mg)
7．解析：(1)根据题意可知，通过光电门时，滑块运动速度v＝ eq \f(d,Δt)，滑块下滑过程中机械能守恒，减少的重力势能转化为动能，有mg(h1－h2)＝ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) － eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ＝ eq \f(1,2)m eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt2))) eq \s\up12(2)－ eq \f(1,2)m eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt1))) eq \s\up12(2)，整理化简得g(h1－h2)＝ eq \f(1,2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt2))) eq \s\up12(2)－ eq \f(1,2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt1))) eq \s\up12(2)，由此可知，①④⑤⑥⑦是必要的，不符合题意，②③是不必要的，故选②③.
(2)由题图乙可知，此游标卡尺为20分度的，精度为0.05 mm，故游标卡尺的示数d＝5 mm＋0×0.05 mm＝5.00 mm.
(3)根据(1)可知在误差允许的范围内，若h1－h2＝ eq \f(\f(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt2)))\s\up12(2)－\f(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt1)))\s\up12(2),g)，则认为滑块下滑过程中机械能守恒．
答案： (1)②③ (2)5.00
(3) eq \f(\f(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt2)))\s\up12(2)－\f(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt1)))\s\up12(2),g)
ΔEp(×10－2J)
4.892
9.786
14.69
19.59
29.38
ΔEk(×10－2J)
5.04
10.1
15.1
20.0
29.8
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