时间:2017-09-23 22:47:09
1、填空题 用如图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的交流电和直流电两种，重锤从高处由静止开始落下，重锤从拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能定恒定律．
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
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端上
C．用天平测量出重锤的质量
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离
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
指出其中没有必要进行的步骤是______；操作不恰当的步骤是______．
（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式：a=______．
（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减少的重力势能总是大于重锤动能的增加，
其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小．若已知当地重力加速度的值为g，还需要测量的物理量是______．试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为F=______．
参考答案：（1）没有必要进行的步骤是：
因为我们是比较mgh、12mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故C没有必要．故选C．
操作不恰当的步骤是：
应将打点计时器接到电源的交流输出端上，故B错误．
开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故D错误．
故选BD．
（2）利用匀变速直线运动的推论△x=at2
a=△xt2=s2-s1(2T)2=14(S2-S1)f2
（3）还需要测量的物理量是重锤的质量m．
重物下落过程中受重力mg和阻力F，根据牛顿第二定律得：
F合=mg-F
F=mg-ma=mg-m4(S2-S1)f2
故答案为：（1）C、BD?
（2）14(S2-S1)f2
（3）重锤的质量m，mg-m4(S2-S1)f2
本题解析：
本题难度：一般
2、选择题 在用打点计时器“验证机械能守恒定律”的实验中，选择纸带时，较为理想的是
[? ]
A．点迹小而清晰的
B．点迹粗大的
C．第一、二个点之间的距离接近2mm
D．纸带长度较长的(40cm ～50cm)
参考答案：AD
本题解析：
本题难度：简单
3、简答题 “验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法（保留三位小数，取重力加速度g=10 m/s2）
（1）下列器材中不必要的是______（只需填字母代号）
A．重物B．纸带C．天平D．电源
（2）若实验中所使用的重物质量为m=1kg，打点纸带如图所示，数据都从同一点O开始测量，A、B、C为连续的三个点，若以起始点O点为参考点，打点计时间隔为0.02s，则记录B点时，重物的速度vB=______m/s，重物的动能为Ek=______；从开始下落到B点，重物的重力势能改变量是△EP=______，因此，可以得出的结论是______．
参考答案：（1）根据重物下落过程中机械能守恒的表达式可知，物体的质量可以约掉，因此本实验中不需要天平，故ABD错误，故C正确．
故选C．
（2）B点的速度为：vB=SAC2T=(31.8-7.8)×10-32×0.02=0.600m/s
重物的动能为：Ek=12mv2B=0.180（J）
重力势能的该变量为：mghOB=0.181（J）
由于重物下落时克服阻力做功，因此重力势能减小量略大于动能增加量，故在误差范围内机械能守恒．
故答案为：0.600m/s，0.180J，0.181J，误差范围内机械能守恒．
本题解析：
本题难度：一般
4、简答题 在验证机械能守恒定律实验时：
（1）关于本实验的叙述中，正确的有______
A．打点计时器安装时要使两限位孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减少纸带下落过程中的阻力
B．必须用天平测出重锤的质量
C．实验时要先闭合打点计时器的电源开关，再释放重锤
D．打出的纸带中，只要点迹清晰，就可以运用公式mg△h=
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参考答案：（1）A、打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减少纸带下落过程中的阻力，故A正确．
B、因为我们是比较mgh、12mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故B错误．
C、用手托着重锤，先闭合打点计时器的电源开关，然后释放重锤，故C正确．
D、打出的纸带中，点迹清晰，运用公式mg△h=12mv2，必须是准确找出起始点，故D错误．
E、验证机械能是否守恒不需要确定重力势能的参考平面，故E错误
F、计算重锤重力势能减小量时的g值必须用当地的实际重力加速度数值，故F正确
故选ACF．
（2）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，故E点的速度为：
vE=XDFtDF=1.0m/s
Ek=12mv2E=0.50J
故答案为：（1）A、C、F（2）0.50
本题解析：
本题难度：一般
5、填空题 某同学利用竖直上抛小球的频闪照片《验证机械能守恒定律》．频闪仪每隔0.05s闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表（当地重力加速度取9.8m/s2，小球质量m=0.2kg，结果保留三位有效数字）：
| 时刻 | t2 | t3 | t4 | t5 速度（m/s） 4.99 4.48 3.98 |
参考答案：（1）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，所以有：
v5=h4+h52T=3.48m/s
故答案为：3.48．
（2）根据重力做功和重力势能的关系有：△Ep=mg（h2+h3+h4）=1.24J；
故答案为：1.24．
（3）由于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在，导致动能减小量没有全部转化为重力势能，因此△E?p＞△E?k．
故答案为：＞，存在空气阻力．
本题解析：
本题难度：一般