时间:2018-10-13 01:47:21
1、简答题 在“验证机械能守恒定律”实验中，
I．第一组同学用打点计时器按照图1所示装置进行实验，则
（1）对于自由下落的重物，下述选择的条件哪种更为有利？______
A．只要足够重就可以．
B．只要体积足够小就可以．
C．既要足够重，又要体积非常小．
D．因为不需要知道动能和势能的具体数值，不需要测量重物的质量，所以对重物可任意选择．
（2）已知打点计时器所用电源的频率为50Hz．查得当地的重力加速度g=9.80m/s2，测得所用的重物的质量为1.00kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图2所示，把第一个点记作O，在纸带上另取连续4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm．根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能减少量等于______J，动能的增加量等于______J．（取3位有效数字）
II．第二组同学利用图3所示的实验装置，验证钩码和滑块所组成的系统从由静止释放到通过光电门这一过程机械能守恒．实验开始时，气轨已经调成水平状态．
（1）已知遮光条的宽度为d，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为t，则滑块经过光电门时的速度为______．
（2）在本次实验中还需要测量的物理量有（文字说明并用相应的字母表示）：钩码的质量m、______和______．
（3）本实验通过比较______和______（用测量的物理量符号表示）在实验误差允许的范围内是否相等，从而验证系统的机械能是否守恒．
参考答案：Ⅰ．（1）为了减小空气阻力的影响，在选择重物时，要选择密度大的实心金属球，即选择质量大体积小的重物，故ABD错误，C正确．
故选C．
（2）重力势能减小量：△Ep=mgh=1.0×9.8×0.7776J=7.62J．
在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：
vC=xBD2T≈3.89m/s
△Ek=12mv2C≈7.56J
故答案为：7.62，7.56．
Ⅱ．（1）由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度，因此有：
v=dt
故答案为：dt．
（2）该实验中需要计算重量势能的减小量和动能的增加量，由此可知需要测量的物理量．
故答案为：滑块的质量M释放时挡光片到光电门的距离L．
（3）设遮光条前进了s，钩码的重力势能减少了：mgs，系统动能增加了：12(M+m)d2t2，所以我们可以通过比较mgs和12(M+m)d2t2，的大小来验证机械能守恒定律．
故答案为：12(M+m)d2t2，mgL．
本题解析：
本题难度：一般
2、简答题 “用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，用光电门测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位置的动能，同时输入摆锤的高度（实验中A、B、C、D四点高度为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由计算机默认），求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究势能与动能转化时的规律．
（1）实验时，把______点作为零势能点，光电门应分别放在______点上，以便分别测出小球经过这些点时的速度．
（2）（多选题）实验测得D点的机械能明显偏小，造成这个误差的原因可能是______
（A）摆锤释放的位置高于A点?
（B）摆锤释放的位置在AB之间
（C）摆锤在A点不是由静止释放的
（D）光电门没有放在D点．
参考答案：（1）由于重锤的高度都是相对于D点的，因此选择D点为零势能点，将把光电门传感器分别放在标尺盘B点、C点、D点，分别测出重锤在该位置的速度，并分别读出高度差，进而可以进行机械能守恒的验证．
（2）若实验测得D点的机械能明显偏小，说明重锤低于A点才开始静止释放的，或未到D点就开始测速度，因此不是重力势能少些，就是动能小些，故可能原因是BD，
故BD正确．
故选：（1）D；BCD
（2）BD；
本题解析：
本题难度：一般
3、填空题 在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器的打点周期为T，当地重力加速度的值为g，测得所用重锤的质量为m。若按实验要求正确地操作并打出了如图所示的纸带，其中点迹O是重锤由静止释放时打点计时器打下的点，点迹A、B、C是重锤下落过程中打点计时器打下的三个连续的点。测得点迹A、B、C到点迹O的距离分别为x1、x2和x3。则打点计时器打B点时，重锤的速度大小为___________；从打下O点到打下B点的过程中，重锤的重力势能减小量为_____________。 
参考答案：（x3－x1）/（2T）， mgx2
本题解析：
本题难度：一般
4、实验题 利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验。
(1)在验证机械能守恒定律的试验中，没有必要进行的操作是____________。?
A．用天平测重物的质量
B．用秒表测重物下落的时间
C．用打点计时器记录重物下落的信息
D．用纸带记录测量重物下落的高度
(2)该实验所用打点计时器的电源频率为50Hz，A、B、C为纸带中选取的三个计数点，每两个计数点之间还有4个点未画出，则每两个计数点之间的时间间隔T=____________s，打点计时器在打下计数点B时，物体的下落速度为vB=____________ m/s。（小数点后保留两位有效数字）
(3)由于该实验中存在阻力做功，所以实验测得的重物的重力势能的减少量____________动能的增加量（选填“<”，“>“=”）。
参考答案：(1)AB
(2)0.1，1.96?
(3)>
本题解析：
本题难度：一般
5、简答题 物体在空中下落的过程中，重力做正功，物体的动能越来越大，为了“探究重力做功和物体动能变化间的定量关系”，我们提供了如下图的实验装置．
（1）某同学根据所学的知识结合右图设计一个本实验情景的命题：如图所示，设质量为m（已测定）的小球在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门发生的位移s，通过光电门时的速度v，试探究外力做的功mgs与小球动能变化量
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参考答案：（2）②刻度尺测量误差较大，用螺旋测微器测量的读数单位若为mm，小数点后面应有三位，精确到千分之一，根据小球的直径为10.0mm，知是用游标卡尺测量的．
③要求出重力做功的大小，需测量出电磁铁下端到光电门的距离．
⑦小球的速度v=dt=10×10-32.5×10-3m/s=4.0m/s，则小球动能的变化量△Ek=12mv2=12×0.5×16=4.00J．
（3）重力做功为4.02J，小球动能变化量为4.00J，在误差允许范围内外力做功与动能变化量相等．
故答案为：（2）②游标卡尺，③光电门，④吸在电磁铁下端?⑦4.00?（3）在误差允许范围内外力做功与动能变化量相等
本题解析：
本题难度：一般