时间:2018-10-02 04:46:36
1、实验题 图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题： 
（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_______________；（填入正确选项前的字母）
A.米尺
B.秒表
C.0-12 V的直流电源
D.0-12 V的交流电源
（2）实验中误差产生的原因有______________________________。（写出两个原因）
参考答案：（1）AD
（2）纸带和打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误
本题解析：
本题难度：一般
2、简答题 某同学利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律”的实验装置如图（甲）所示．
（1）请指出实验装置中存在的明显错误：______．
（2）进行实验时，为保证重锤下落时初速为零，应______（选填A或B）．
A．先接通电源，再释放纸带
B．先释放纸带，再接通电源
（3）根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点如图（乙）示．已测出点1、2、3、4到打出的第一个点O的距离分别为h1、h2、h3、h4，打点计时器的打点周期为T．若代入所测数据能满足表达式gh3=______，则可验证重锤下落过程机械能守恒（用题目中已测出的物理量表示）．
参考答案：（1）打点计时器不能使用直流电源，应使用交流电源．
（2）当先接通电源后，纸带释放，打出纸带的初速度才能为零；
（3）3点的速度等于DF段的平均速度，所以v3=h4-h22T，则此处的动能为EK=12mv23=m8T2(h4-h2)2；
只有当gh3=18T2(h4-h2)2时，才可验证下落过程中，机械能是否守恒．
答案为：（1）打点计时器不能接“直流电源”（或打点计时器应接“交流电源”）
（2）A
（3）18T2(h4-h2)2
本题解析：
本题难度：一般
3、简答题 某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用质量m=1kg的物体自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，所接电源为50Hz的交流电源，纸带上O点为重锤自由下落时纸带打点的起点，选取连续的几个点为计数点A、B、C、D．各计数点与O点距离如上图所示，单位为mm，g=9.8m/s2，从开始下落算起，打点计时器记录B点时，重锤动能的增量△EkB=______（取2位有效数字），重锤势能减少△EP=______（取2位有效数字），通过多次计算，将发现数值△EP略______△Ek?（选填“大于”、“等于”、“小于”），造成这个结果的主要原因是______．
参考答案：根据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=xOC-xOA2T=32.50mm-15.50mm2×0.02s=0.425m/s
所以动能的增量为：
△Ek=12mv2B-0=0.48J
重力做功等于重力势能的减小量，因此有：
△EP=mghOB=0.49J
由于小球下落过程中，受到摩擦阻力作用，因此重力势能没有全部转为动能，一部分被克服阻力做功消耗掉了．
故答案为：0.48J，0.49J，大于，重锤下落过程中克服阻力做功，机械能有损失．
本题解析：
本题难度：一般
4、计算题 某同学做“验证机械能守恒定律”的实验时，不慎将一条选择好的纸带前面的一部分弄坏了，剩下的一段纸带上的各个点之间的距离被他测得( 单位：cm) ，数据如图所示，已知打点计时器工作的频率为50Hz，重力加速度g=9.8m/s2.
(1)利用这段纸带，通过计算说明重锤通过2，5两个点间的机械能守恒；
(2)分别说明为什么得到的结果是重力势能的减少量△Ep稍大于重锤动能的增加量△Ek.
参考答案：解：(1)由平均速度法公式可分别求出2，5两个点的瞬时速度
v2=1.50 m/s，v5=2.08 m/s
2，5两个点之间的距离h=0.108 m
所以重力势能的减少量△Ep=mgh=1.06 mJ
动能的增加量
比较△Ep和△Ek可知
若考虑实验误差，可以认为机械能守恒定律成立
(2)由以上处理过程可以看出：
瞬时速度v2和v5的计算是准确的，
△Ek的计算是准确的，重力势能的计算也是准确的
但重锤下落过程中不可避免地要克服阻力做功
另一部分用来转变为重锤的动能
△Ep=△Ek+W
所以有?△Ep>△Ek
本题解析：
本题难度：一般
5、实验题 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，重锤上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，即可验证机械能守恒定律。 
（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或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的空行内。答：________________。
（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，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的表达式为：a=_____________。 
（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小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公认的较准确的值为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）BDC
（2）
（3）重锤质量m，
本题解析：
本题难度：一般