?2020-2021學(xué)年人教版（2019）必修第二冊
8.5實(shí)驗：驗證機(jī)械能守恒定律 課時作業(yè)12（含解析）


1．用如圖甲所示裝置驗證機(jī)械能守恒定律。把勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧左端固定在水平光滑桌面上，右端與一小球接觸而不固連；彈簧處于原長時，小球在A點(diǎn)，向左推小球壓縮彈簧一段距離后小球至C點(diǎn)，由靜止釋放。用頻閃照相機(jī)得到小球從C點(diǎn)到B點(diǎn)的照片如圖乙所示。已知彈簧的彈性勢能，k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的彈性伸長量或壓縮量，頻閃照相機(jī)頻閃時間間隔為T。

（1）若測得C、A間距離為x0，則彈簧被壓縮至C點(diǎn)時具有的彈性勢能EP=________
（2）若測得A、B間距離為x1，小球的質(zhì)量m，則小球與彈簧分離時的動能EK=_______
（3）在誤差允許范圍內(nèi)，若滿足EP=EK，則可驗證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒定律。由于實(shí)際上桌面_____，導(dǎo)致存在系統(tǒng)誤差，因此，EP________EK（填“大于”或“小于”）。
2．某同學(xué)設(shè)計了如圖（a）所示的裝置來研究機(jī)械能是否守恒。輕質(zhì)細(xì)線的上端固定在O點(diǎn)，下端連接圓柱形的擺錘P，在擺錘擺動的路徑上，固定了四個光電門A、B、C、D。實(shí)驗時，分別測出四個光電門到懸點(diǎn)O的高度差h，從某一高度釋放擺錘，利用光電門測出擺錘經(jīng)過四個光電門的速度。

（1）利用光電門測量速度時，可以測量擺錘的直徑作為_________________。若擺錘直徑的測量值比實(shí)際值偏小，則擺錘動能的測量值比實(shí)際值_________________。
（2）該同學(xué)認(rèn)為：測得擺錘的質(zhì)量為m，可由公式Ep=-mgh計算出擺錘在A、B、C、D四個位置的重力勢能。他這樣計算重力勢能的依據(jù)是____________________________。
（3）另一同學(xué)在得到擺錘經(jīng)過四個光電門的速度v和光電門距離懸點(diǎn)O的高度差h后，作出如圖（b）所示的v2-h圖線。若擺動過程中機(jī)械能守恒，則該直線的斜率為_______。決定圖線與縱軸交點(diǎn)位置的因素有______________________。
3．在“驗證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗中，實(shí)驗器材的安裝如圖甲所示

(1)電磁打點(diǎn)計時器所用電壓為4－6V的_____電（選填“直流”或“交流”）；
(2)實(shí)驗打出一根紙帶如圖乙所示，最左端打點(diǎn)重復(fù)扎堆。你認(rèn)為造成此現(xiàn)象的原因是__

(3)若接入4V電壓時，觀察到紙帶打點(diǎn)太淺模糊不清，采取的措施為_____
(4)某實(shí)驗小組得到如圖丙所示的一根紙帶，數(shù)據(jù)的測量和處理如下
①從清晰的點(diǎn)開始，分別標(biāo)上0、1、2、3、4、5、6、7，如圖丙，測量1、2、5、6、7點(diǎn)到0點(diǎn)距離分別是h1、h2、h5、h6、h7
②已知打點(diǎn)周期為T，則1點(diǎn)速度的表達(dá)式v1=___；6點(diǎn)速度的表達(dá)式v6=_____
③比較和_____，在實(shí)驗允許誤差范圍內(nèi)相等，則機(jī)械能守恒定律得到驗證。
4．在驗證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗中，已知打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2，測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg，實(shí)驗中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖所示，把第一個點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn)，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為63.0cm、70.0cm、78.0cm、85.0cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)，重力勢能的減少量等于____J，動能的增加量等于____J（均取3位有效數(shù)字）。

5．某物理興趣小組發(fā)現(xiàn)直接利用“落體法”進(jìn)行驗證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗時，由于物體下落太快，實(shí)驗現(xiàn)象稍縱即逝。為了讓實(shí)驗時間得以適當(dāng)延長，設(shè)計了如圖甲所示的實(shí)驗方案，把質(zhì)量分別為m1、m2（）的兩物體通過一根跨過定滑輪（質(zhì)量可忽略）的細(xì)線相連接，m2的下方連接在穿過打點(diǎn)計時器的紙帶上。首先在外力的作用下兩物體保持靜止，開啟打點(diǎn)計時器，穩(wěn)定后釋放m1和m2。

(1)為了完成實(shí)驗，需要的測量工具除了天平，還需__________。
(2)如圖乙是一條較為理想的紙帶，O點(diǎn)是打點(diǎn)計時器打下的第一個點(diǎn)，計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。兩相鄰計數(shù)點(diǎn)間時間間隔為T，重力加速度為g（題中所有物理量符號都用國際單位）。

①在紙帶上打下記數(shù)點(diǎn)“5”時物體的速度v5=__________（用題給物理量符號表示）；
②在打計數(shù)點(diǎn)“O”到打計數(shù)點(diǎn)“5”過程中，m1、m2系統(tǒng)重力勢能的減少量△Ep=________（用題給物理量符號表示），再求出此過程中系統(tǒng)動能的增加量，即可驗證系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒。
6．某同學(xué)用如圖所示的裝置通過研究重錘的自由落體運(yùn)動來驗證機(jī)械能守恒定律。已知重力加速度為g。

（1）在實(shí)驗得到的紙帶中，我們選用如圖所示的起點(diǎn)O與相鄰點(diǎn)之間距離約為2mm的紙帶來驗證機(jī)械能守恒定律．圖中A、B、C、D、E、F、G為七個相鄰的原始點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)是第n個點(diǎn)．設(shè)相鄰點(diǎn)間的時間間隔為T，下列表達(dá)式可以用在本實(shí)驗中計算F點(diǎn)速度vF的是________。
A．vF＝g(nT)
B．vF＝
C．vF＝
D．vF＝
（2）若代入圖中所測的數(shù)據(jù)，求得在誤差范圍內(nèi)等于________(用已知量和圖中測出的物理量表示)，即可驗證重錘下落過程中機(jī)械能守恒．即使在操作及測量無誤的前提下，所求也一定會略________(選填“大于”或“小于”)后者的計算值，這是實(shí)驗存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果。

7．物理研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計多種實(shí)驗想要測量月球表面的重力加速度 g 月的大小的。
（1）他們假設(shè)自己在月球上，設(shè)計了實(shí)驗方案一，利用：A 質(zhì)量 m 已知的重錘、B 打點(diǎn)計時器、C 直流電源、D 彈簧測力計，進(jìn)行測量。他們的實(shí)驗原理是________________（只填寫規(guī) 律公式）；實(shí)驗選用的器材有____________________（選填器材前的字母）。
（2）他們假設(shè)自己在月球上，設(shè)想了實(shí)驗方案二，利用小球自由下落時的頻閃照片示意圖，如圖所示。若已知頻閃儀每隔 T= 0.1s 閃光一次。他們的實(shí)驗原理是_______（只填寫規(guī)律公式）；若已知月球表面的重力加速度 g 月=1.6m/s2，則圖中的 AB 間的位移大小為_______。

（3）展開你想象的翅膀，大膽的再設(shè)計一個測量月球表面重力加速度 g 月大小的方案，寫清你的實(shí)驗原理，推導(dǎo)出測量 g 月的表達(dá)式，并寫清需要測量的物理量。
實(shí)驗原理
_____________
公式推導(dǎo)
___________________
需要測量的物理量
_______________




8．（1）光電門兩側(cè)的光電孔內(nèi)分別安裝了紅外線的發(fā)光管和接收管，當(dāng)擋光片經(jīng)過光電門時，光電門記下?lián)豕鈺r間Δt。若擋光片的寬度為d，則擋光片經(jīng)過光電門的平均速度為_________，這個速度可以被看做瞬時速度的條件是__________________________。
（2）在“用DIS研究機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗中，光電門用來測量擺錘經(jīng)過不同位置的瞬時速度，實(shí)驗裝置如圖（a）所示。

①關(guān)于在這個實(shí)驗中光電門的使用，下列說法正確的是________
A．調(diào)節(jié)擺線長，使擺錘擺動時擺線能通過光電孔
B．測量中，光電門始終固定在某個確定的位置
C．?dāng)[錘釋放器的位置要隨光電門的位置變化而作相應(yīng)的調(diào)整
D．每次改變光電門的位置，要用測平器使光電門的光電孔與所測點(diǎn)位于同一水平線
②在某次實(shí)驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，作出的擺錘在下擺過程中動能、重力勢能隨高度h變化的圖像如圖（b）所示，則其中_________（選填“I”或“II”）是擺錘動能隨高度h變化的圖線，該圖線斜率大小等于________。

9．某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌探究加速度與力的關(guān)系，實(shí)驗裝置如圖甲所示。在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機(jī)相連。

(1)實(shí)驗前，用刻度尺測量光電傳感器A、B間的距離L；用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，讀數(shù)如圖乙所示，則d=_____________mm；
(2)滑塊用細(xì)線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼相連由圖甲所示位置釋放，滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動。遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時，通過計算機(jī)可以得到如圖丙所示的輸出電壓U隨時間t變化的圖象。若△t1、△t2和L、d已知，可計算滑塊的加速度a=_____________（用所測物理量的符號表示）；
(3)為保證滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動時所受外力恒定，在實(shí)驗前還應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪高度，使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌_____________。
10．用如圖所示裝置驗證機(jī)械能守恒定律。

(1)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含夾子）、電磁打點(diǎn)計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還需要使用的一組器材是____________。
A.直流電源、天平（含砝碼）
B.直流電源、刻度尺
C.交流電源、天平（含砝碼）
D.交流電源、刻度尺
(2)實(shí)驗中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取連續(xù)打出的5個點(diǎn)A、B、C、D、E，測得C、D、E三個點(diǎn)到起始點(diǎn)O的距離分別為hC、hD、hE。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m，則從打下O點(diǎn)到打下D點(diǎn)的過程中，重物的重力勢能減少量為___________，動能增加量為____________。（用上述測量量和已知量的符號表示）

(3)對于上述實(shí)驗，有的同學(xué)提出研究的運(yùn)動過程的起點(diǎn)必須選擇在O點(diǎn)，你同意這種看法嗎？如果同意請你說明理由；如果不同意，請你給出當(dāng)起點(diǎn)不在O點(diǎn)時，實(shí)驗中驗證機(jī)械能守恒的方法__________。
(4)機(jī)械能包括動能、重力勢能和彈性勢能，為了在三種能量相互轉(zhuǎn)化的情況下再次驗證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗小組設(shè)計了如圖所示的實(shí)驗裝置。力傳感器一端固定在鐵架臺的橫梁上，另一端與輕彈簧相連，輕彈簧下端懸掛著下表面水平的重物，在重物正下方放置著上表面水平的運(yùn)動傳感器，兩個傳感器再通過數(shù)據(jù)采集器和電腦相連（圖未畫出）。實(shí)驗過程中保持鐵架臺固定，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重物只在豎直方向上下運(yùn)動，沒有轉(zhuǎn)動。他們首先用天平測得重物的質(zhì)量為m，然后：

①用運(yùn)動傳感器實(shí)時記錄重物的速度繼而得到重物的動能Ek；
②選擇運(yùn)動傳感器的上表面所在位置為重力勢能零點(diǎn)，用運(yùn)動傳感器實(shí)時記錄重物下表面與運(yùn)動傳感器上表面的距離，繼而得到重物的重力勢能Ep；
③將彈簧原長時重物下表面到運(yùn)動傳感器上表面間的距離，與物體運(yùn)動過程中這兩個表面間的實(shí)時距離之差作為彈簧形變量，結(jié)合力傳感器測得的彈力大小F，通過計算得到了彈簧在每個時刻的彈性勢能E彈。
分析上述三種能量之和E隨時間的變化情況，如果在誤差允許的范圍內(nèi)，E隨時間保持不變，則可認(rèn)為重物（包括地球）和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。
已知實(shí)驗得到的F-t圖像如圖所示，則如圖所示的圖像中可能正確的是_______。

A． B．
C． D．
11．如圖所示的實(shí)驗裝置可以用來驗證機(jī)械能守恒定律。

實(shí)驗步驟如下：
①拋光的半徑為R的六分之一圓弧形軌道固定在水平桌面上，使軌道末端水平
②將小球從軌道上端P點(diǎn)（軌道最高點(diǎn)）由靜止釋放
③測得小球落地點(diǎn)M與軌道末端Q的水平距離為L和Q到地面的距離為h
(1)小球做平拋運(yùn)動的初速度v=_____________。
(2)若L、h、R之間滿足__________，則可表明小球運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒。
12．利用物體的自由落體運(yùn)動做“驗證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗是實(shí)驗室常用的實(shí)驗方法，記錄小球的自由落體運(yùn)動通常有三種方法：①用打點(diǎn)計時器；②用光電門；③用頻閃照相機(jī)。三種裝置如圖所示。打點(diǎn)計時器是大家所熟知的，光電門可記錄小球通過光電門的時間，頻閃照相在按下快門的同時切斷電磁鐵的電源讓小球自由下落。

(1)關(guān)于上圖這三種實(shí)驗方法，下列說法錯誤的是________。
A．方法①③需要測量的量和計算方法相同
B．方法②需要測量小球直徑d
C．三種方法都必須測量下落重物的質(zhì)量
D．方法③的系統(tǒng)誤差最小
(2)右圖是兩位同學(xué)利用方法①實(shí)驗操作時釋放紙帶瞬間的照片，你認(rèn)為操作正確的是_______。
(3)方法②中測得小球被電磁鐵吸住的位置到光電門的距離為h，小球直徑為d，通過光電門的時間為?t，重力加速度為g。當(dāng)h近似______時，可認(rèn)為小球下落過程中機(jī)械能守恒。

(4)方法③得到如下圖所示頻閃照片，測量結(jié)果已標(biāo)注在圖上，從小球由O點(diǎn)開始運(yùn)動，到拍下D像，小球重力勢能的減少量?Ep=______J，小球動能的增加量?Ek=_______J。（取g=9.8m/s2，小球質(zhì)量為m=2kg，頻閃照相機(jī)每隔0.05s閃光一次，結(jié)果保留三位有效數(shù)）

13．某活動小組利用圖甲裝置驗證機(jī)械能守恒定律。鋼球自由下落過程中，先后通過光電門A、B，計時裝置測出鋼球通過A、B的時間分別為tA、tB，用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度，測出兩光電門間的距離為h，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。

(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測量鋼球的直徑，讀數(shù)如圖乙所示，鋼球直徑D＝______ cm。
(2)要驗證機(jī)械能守恒，只要比較______。
A．與gh是否相等
B．與2gh是否相等
C．與gh是否相等
D．與2gh是否相等
(3)鋼球通過光電門的平均速度______（選填“＞”、“＝”或“＜”）鋼球球心通過光電門的瞬時速度。
14．如圖所示，利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行“驗證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗的裝置。主要實(shí)驗步驟如下：

A．將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，并調(diào)至水平；
B．測出遮光條的寬度d；
C．將帶有遮光條的滑塊移至圖示的位置，測出遮光條到光電門的距離；
D．釋放滑塊，讀出遮光條通過光電門的遮光時間t；
E．用天平稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m；
F．………；
已知重力加速度為g。請回答下列問題：
(1)為驗證機(jī)械能守恒定律，還需要測的物理量是______（寫出要測的物理量名稱及對應(yīng)該量的符號）；
(2)滑塊從靜止釋放，運(yùn)動到光電門的過程中，所要驗證的機(jī)械能守恒的表達(dá)式____（用上述物理量符號表示）。
15．某實(shí)驗小組的同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗時進(jìn)行了如下的操作（滑輪的大小可忽略）：
①滑塊甲放在氣墊導(dǎo)軌上，滑塊乙穿在涂有潤滑劑的豎直桿上，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，氣墊導(dǎo)軌的適當(dāng)位置放置光電門，實(shí)驗時記錄遮光條的擋光時間t；
②將兩滑塊由圖中的位置無初速釋放，釋放瞬間兩滑塊之間的細(xì)繩剛好水平拉直；
③測出兩滑塊甲、乙的質(zhì)量M=0.20kg、m=0.10kg，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間=9.80m/s2。

回答下列問題：
(1)如圖，用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d=______cm；
(2)實(shí)驗小組在實(shí)驗時同時對以下物理量進(jìn)行了測量，其中有必要的測量是_____（填序號）；
A.滑輪到豎直桿的距離L=0.60m
B.滑塊甲到滑輪的距離a=1.50m
C.物塊甲的遮光條到光電門的距離b=0.40m
(3)當(dāng)遮光條通過光電門瞬間，滑塊乙速度的表達(dá)式為v乙=________________；
(4)若測量值t=_____s，在誤差允許的范圍內(nèi)，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。（保留兩位有效數(shù)字）

參考答案
1． 不是絕對光滑（或存在摩擦） 大于
【詳解】
（1）[1]．若測得C、A間距離為x0，則彈簧被壓縮至C點(diǎn)時具有的彈性勢能

（2）[2]．小球從A到B的運(yùn)動的平均速度即為A點(diǎn)的速度，則

小球與彈簧在A點(diǎn)分離，則分離時的動能

（3）[3][4]．由于實(shí)際上桌面不是絕對光滑（或存在摩擦），導(dǎo)致存在系統(tǒng)誤差，因此EP大于EK。
2．擋光片寬度 偏小 選取經(jīng)過O點(diǎn)的水平面為零勢能面 2g 擺錘釋放的高度和初速度（或機(jī)械能的總量與質(zhì)量的比值）
【詳解】
（1）[1][2]．利用光電門測量速度時，由，則可以測量擺錘的直徑作為擋光片寬度。若擺錘直徑的測量值比實(shí)際值偏小，則測得的擺錘的速度偏小，則擺錘動能的測量值比實(shí)際值偏??；
（2）[3]．該同學(xué)認(rèn)為：測得擺錘的質(zhì)量為m，可由公式Ep=-mgh計算出擺錘在A、B、C、D四個位置的重力勢能。他這樣計算重力勢能的依據(jù)是選取經(jīng)過O點(diǎn)的水平面為零勢能面；
（3）[4][5]．選取經(jīng)過O點(diǎn)的水平面為零勢能面，設(shè)擺錘釋放位置距離懸點(diǎn)O的高度為H，初速度為v0；則

則

則v2-h圖線的斜率為
k=2g
圖線與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為，則決定圖線與縱軸交點(diǎn)位置的因素有擺錘釋放的高度H和初速度v0；（因

則決定圖線與縱軸交點(diǎn)位置的因素有機(jī)械能的總量與質(zhì)量的比值）.
3．交流 實(shí)驗先通電，后釋放紙帶，釋放前可能手有輕微的抖動 更換復(fù)寫紙，重新調(diào)整振針
【詳解】
（1）[1]打點(diǎn)計時器使用交流電源，選填交流電；
（2）[2]在使用打點(diǎn)計時器的實(shí)驗中，要求先通電源，再釋放紙帶，釋放前可能手有輕微的抖動，會出現(xiàn)打的點(diǎn)重復(fù)扎堆的現(xiàn)象；
（3）[3]紙帶上點(diǎn)模糊不清的原因有復(fù)寫紙使用時間過長或者振針?biāo)蓜拥?，只需要更換復(fù)寫紙或者重新調(diào)整振針；
（4）②[4][5]勻變速直線運(yùn)動，利用中間時刻的瞬時速度等于這段位移的平均速度可求得
，
③[6]機(jī)械能守恒時滿足

即

4．7.64 7.03
【詳解】
[1]重物由O點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)重力勢能減小量
1.009.80.780J=7.64J
[2]在勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的瞬時速度等于該過程中的平均速度，因此重物運(yùn)動到C點(diǎn)時的速度，等于B到D的平均速度，則有

重物動能的增加量

5．刻度尺
【詳解】
(1)[1]需要用“刻度尺”測量點(diǎn)之間的距離從而算出物體的運(yùn)動速度和下降距離。
(2)[2]打下點(diǎn)“5”時物體的速度等于打下點(diǎn)“4”到點(diǎn)“6”間物體的平均速度，即

[3]由于下降，而上升，m1、m2組成的系統(tǒng)，重力勢能的減少量

6．C ghn 小于
【詳解】
(1)[1] 根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度知，F(xiàn)點(diǎn)的速度

或

故C正確ABD錯誤。
(2)[2][3]當(dāng)即，即可驗證重錘下落過程中機(jī)械能守恒，由于阻力的存在，動能的增加量會略小于重力勢能的減小量．
7． AD 0.04m 利用機(jī)械能守恒定律的原理 直徑d，下落高度h，通過光電門的時間t
【詳解】
(1)[1][2]用彈簧測力計測出該重錘的重力F，則F=mg月，重力加速度的表達(dá)式為：；實(shí)驗選用的器材有AD
(2)[3][4] 根據(jù)△h=gT2，得：，若已知月球表面的重力加速度 g 月=1．6m/s2，則圖中的 AB 間的位移大小為

(3)[5][6][7] 實(shí)驗原理：利用機(jī)械能守恒定律的原理，用光電門測量小球下落h距離后通過光電門的時間，球的直徑，根據(jù)
，
進(jìn)而解得

需要測量直徑d，下落高度h，通過光電門的時間t。
8． 擋光片的寬度足夠小 D I 擺錘的重力
【詳解】
(1)[1][2] 擋光片經(jīng)過光電門的平均速度為，這個速度可以被看做瞬時速度的條件是時間足夠短，即擋光片的寬度足夠小。
(2) ①[3]A． 擺錘線長應(yīng)調(diào)整到使擺錘在擺動時能通過光電孔，故A錯誤；
B．測量中，光電門不一定固定在某個確定的位置，在適當(dāng)位置即可，故B錯誤；
C． 擺錘釋放器的位置不隨光電門的位置變化而作相應(yīng)的調(diào)整，故C錯誤；
D． 每次改變光電門的位置，要用測平器使光電門的光電孔與所測點(diǎn)位于同一水平線，故D正確。
故選D。
②[4][5] 擺錘動能隨高度h增大而減小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故是I，圖像的斜率

故圖像斜率代表重力。
9．1.70 平行
【詳解】
（1）[1]游標(biāo)卡尺的精確度為0.05mm，主刻度讀數(shù)為1mm，游標(biāo)讀數(shù)為14×0.05mm=0.70mm，則
d=1mm +0.70mm=1.70mm
（2）[2]經(jīng)過光電門A的速度為

經(jīng)過光電門B的速度為

由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律有

解得

（3）[3]為保證滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動時所受外力恒定，在實(shí)驗前還應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪高度，使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行。
10．D mghD 不同意，可以選擇A點(diǎn)作為起點(diǎn)，研究從B到D的過程，測得各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離分別為hAB、hAC、hAD和hAE，如果在誤差允許范圍內(nèi)得出即可 AC
【詳解】
(1)[1]由于電磁打點(diǎn)計時器需要交流電源，因此AB錯誤；計算機(jī)械能守恒時，重物的質(zhì)量等式兩邊均有，可以相互抵消，不必測出；要用刻度尺測量點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離，從而算出打某個點(diǎn)時速度及下降的高度，因此C錯誤，D正確。
故選D。
(2)[2]下降的高度為，因此減少的重力勢能為；
[3]打D點(diǎn)時的速度等于CE段的平均速度

動能增加量

(3)[4]不同意，可以選擇A點(diǎn)作為起點(diǎn)，研究從B到D的過程，測得各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離分別為hAB、hAC、hAD和hAE，如果在誤差允許范圍內(nèi)得出

即可證明機(jī)械能守恒。
(4)[5]A．由于彈簧始終處于伸長狀態(tài)，彈力最大時一定是最低點(diǎn)，重力能勢最小，而彈力最小時一定是最高點(diǎn)，重力勢能最大，A正確；
B．彈簧彈力最大時，彈簧伸長量最大，彈性勢能最大，而彈力最小時，一定是彈簧伸長量最小，彈性勢能最小，B錯誤；
C．彈簧的彈力最大和最小時，一定是物體速度為零，動能最小，而運(yùn)動到平衡位置時，動能最大，C正確；
D．無論彈簧的彈力如何變化，總的機(jī)械能保持不變，D錯誤。
故選AC。
11．
【詳解】
(1)[1]由平拋規(guī)律可得

L=vt
解得

(2)[2]軌道摩擦力很小，可認(rèn)為機(jī)械能守恒，則

由平拋運(yùn)動規(guī)律，得
L=vt

三式聯(lián)立，得

12．C B 3.84 3.84
【詳解】
(1)[1]A．①③實(shí)驗要確定出下落的高度與獲得的速度，所用的方法都是留跡法，故A正確；
B．方法②要由

求速度則需要測量小球直徑，故B正確；
C．三種方法驗證機(jī)械能時動能和重力勢能都含有質(zhì)量，則質(zhì)量可以約掉，故三種方法都不需要測量下落重物的質(zhì)量，故C錯誤；
D．方法①紙帶與計時器有摩擦，方法②用平均速度測量速度有誤差，方法③避免了①②兩種情況，系統(tǒng)誤差小，故D正確。
故選C。
(2)[2]A圖中的重物離打點(diǎn)計時器太遠(yuǎn)，導(dǎo)致紙帶有很長一截不能打點(diǎn)，故B圖的操作是正確的，有效的利用了紙帶打點(diǎn)。
(3)[3]方法②中，實(shí)驗原理為驗證重力勢能的減少量等于動能的增加量，有

即驗證機(jī)械能守恒定律需滿足

實(shí)際是存在誤差的，所以近似相等即可。
(4)[4][5]方法③中，小球重力勢能的減少量

代入數(shù)據(jù)得

小球動能的增加量為

代入數(shù)據(jù)得

13．0.950 D <
【詳解】
(1)[1]游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為0.9cm，游標(biāo)尺上第10個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為
10×0.05mm=0.50mm
所以最終讀數(shù)為
0.9cm+0.50mm=0.950cm
(2)[2]球通過兩個光電門的速度分別為和；要驗證的關(guān)系是

即

故要驗證機(jī)械能守恒，只要比較與2gh是否相等。
選項D正確，ABC錯誤。
故選D。
(3)[3]由于鋼球向下做加速運(yùn)動，所以鋼球通過光電門的平均速度（中間時刻的速度）小于鋼球球心通過光電門的瞬時速度（中間位移的速度）。
14．滑塊和遮光條的質(zhì)量M
【詳解】
(1)[1]根據(jù)瞬時速度的定義式可知，擋光條通過光電門的速率為

令滑塊和遮光條的總質(zhì)量為，托盤和砝碼下落過程中，系統(tǒng)增加的動能為

根據(jù)題意可知，系統(tǒng)減少的重力勢能即為托盤和砝碼減小的重力勢能，即為

為了驗證機(jī)械能守恒，需滿足的關(guān)系是

實(shí)驗中還要測量的物理量為滑塊和遮光條的總質(zhì)量。
(2)[2]滑塊從靜止釋放，運(yùn)動到光電門的過程中，所要驗證的機(jī)械能守恒的表達(dá)式

15．0.420 AC 0.0020或2.0×10-3
【詳解】
(1)[1]游標(biāo)卡尺的讀數(shù)由主尺讀數(shù)和游標(biāo)尺讀數(shù)組成，遮光條的寬度
d=4mm+4×0.05mm=4.20mm=0.420cm
(2)[2]本實(shí)驗驗證系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，即系統(tǒng)減少的重力勢能等于系統(tǒng)增加的動能，研究滑塊甲運(yùn)動到光電門的過程，系統(tǒng)減少的重力勢能

系統(tǒng)增加的動能

繩上的速度關(guān)系如圖

則有

故必要的測量為滑輪到豎直桿的距離L=0.60m，物塊甲的遮光條到光電門的距離b=0.40m，故AC正確，B錯誤。
故選AC。
(3)[3]利用極短時間內(nèi)的平均速度表示瞬時速度，當(dāng)遮光條通過光電門瞬間，滑塊甲速度

根據(jù)繩上的速度關(guān)系可知，滑塊乙的速度

(4)[4]由(2)的分析可知，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則滿足

解得
t=2.0×10-3s

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