时间:2017-08-22 02:46:50
1、实验题 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。
（1）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？ ___________________________________________________。
（2）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=____________cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt=1.2×10-2 s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为____________m/s。在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、____________和____________（文字说明并用相应的字母表示）。 
（3）本实验通过比较____________和____________在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒。
参考答案：（1）接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的（或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）
（2）0.52，0.43，滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s，滑块的质量M
（3）mgs，
本题解析：
本题难度：一般
2、填空题 在《验证机械能守恒定律》的实验中，质量m为1.00kg的重物自由下落，带动纸带打出一系列的点，如图所示．相邻计数点间的时间间隔为0.02s，距离单位为cm．
（1）纸带的______端与重物相连；
（2）打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=______m/s；
（3）从起点O到打下计数点B的过程中物体的动能增加量△EK=______J，势能减少量△EP=______J（g=9.80m/s2）；
（4）通过计算，数值上△EK______△EP（填“大于”，“等于”或“小于”），这是因为______；
（5）实验的结论是______．
参考答案：（1）从纸带上可以看出0点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，所以应该先打出0点，而与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以纸带的左端应与重物相连．
故答案为：左（或0）．
（2）根据在匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度有：
vB=xAC2T=xOC-xOA2T=7.06cm-3.14cm2×0.02s=0.98m/s
故答案为：0.98．
（3）动能的增量为：△Ek=12mv2B-0=0.48J
重力势能减小量△Ep=mgh=9.8×0.0501m J=0.49J．
故答案为：0.48，0.49．
（4）通过计算可知动能的增加量小于重力势能的减小量，其原因是物体在下落过程中克服摩擦阻力做功，导致重力势能没有完全转化为动能．
故答案为：小于，重物下落要克服阻力做功消耗重力势能．
（5）根据计算结果可知，在误差范围内，物体的机械能守恒．
故答案为：在误差范围内，重物自由下落机械能守恒．
本题解析：
本题难度：一般
3、简答题 （1）用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中，有下列器材可供选用：铁架台、重锤、打点计时器、复写纸、纸带、低压直流电源、导线、电建、天平．关于不必要的器材和缺少的器材，以下选项正确的是______
A．不必要的器材有：低压直流电源、天平
B．缺少的器材是：低压交流电源、刻度尺
C．不必要的器材有：低压直流电源、铁架台
D．缺少的器材是：低压交流电源、秒表
（2）用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中，已知电磁打点计时器所用电源频率为50hz，某同学从实验得到几纸带中，选取了一条初速度恰好为零的纸带，如图所示．图中标出的点均为计数点，并把电磁打点计时器打下的第一个计时点记作O点，测出O、A点间的距离为68.97cm，A、C点间的距离为15.24cm，C、E点间的距离为16.76cm．已知当地重力加速度为9.8m/s2，重锤的质量为m=1.0kg，则打点计时器在打点C时的瞬时速度为______?m/s，O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为______?J，重锤重力势能的减少量为______?J，从以上数据可以得到的结论是：______．（以上结果均保留三位有效数字）
参考答案：（1）该实验中，要有做自由落体运动的物体重锤；通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，打点计时器需要的是交流电源，因此低压直流电源不需要，缺少低压交流电源，由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉，因此不需要天平，同时实验中缺少刻度尺，故AB正确，CD错误．
故选AB．
（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度为：vC=xAE4T=4.00m/s
动能的增量为：△EK=12mv2C=8.00J
重锤重力势能的减少量为：△EP=mgh=8.25J
由此可知在误差允许范围内重锤的机械能守恒．
故答案为：4.00，8.00，8.25，在误差允许范围内重锤的机械能守恒
本题解析：
本题难度：一般
4、实验题 利用自由落体来验证机械能守恒定律的实验：若已知打点计时器的电源频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.8 m/s2，重物质量为1.00kg，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，其中0为第一个点，A、B、C为另外3个连续点，根据图中数据可知，重物由0点运动到B点，重力势能减少量_______________J；动能增加量_________________J，产生误差的主要原因是______________________________。（保留3位有效数字）
参考答案：7.62，7.59，存在阻力
本题解析：
本题难度：一般
5、简答题 某同学利用如图所示的实验装置探究测量重力加速度大小．
（1）该同学开始实验时情形如图甲所示，接通电源释放纸带．请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：
①______；②______．
（2）该同学经修改错误并正确操作后得到如图乙所示的纸带，取连续六个点A、B、C、D、E、F为计数点，测得A点到B、C、D、E、F的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5．若打点的频率为f，则打E点时重物的速度表达式vE=______；该同学先分别计算出各计数点的速度值，并试画出速度的二次方（v2）与对应重物下落的距离（h）的关系如图丙所示，则重力加速度g=______m/s2．
参考答案：（1）打点计时器接了直流电；重物离打点计时器太远．
（2）匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度．所以vE=xDFtDF=(h5-h3)f2
根据mgh=12mv2-12mv02，得v2=2gh+v02，知图线的斜率表示2g，
所以2g=18.8，则g=9.4m/s2．
故答案为：（1）①打点计时器接了直流电；②重物离打点计时器太远．
（2）h5-h32f，9.4
本题解析：
本题难度：一般