时间:2019-03-15 17:42:11
1、实验题 在“验证机械能守恒定律”的实验中：
（1）实验中___________（填需要或不需要）用天平测量重物的质量m。开始打点计时的时候，接通电源和松开纸带的顺序应该是，先_______________。
（2）供选择的重物有以下四个，应选择________．
A．质量为100 g的木球
B．质量为10 g的砝码
C．质量为200 g的钩码
D．质量为10 g的塑料球
（3）使用质量为m的重物和打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图所示，纸带上所打的点记录了物体在不同时刻的位置，那么纸带的__________端（填左或右）与重物相连．设相邻计数点的时间间隔为T，且O为打下的第一个点。当打点计时器打点“3”时，物体的动能表达式为______________。
参考答案：（1）不需要；接通电源
（2）C
（3）左；m(S4－S2)2/8T2
本题解析：
本题难度：一般
2、填空题 如图a所示，是利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验．
（1）某同学的实验操作步骤如下：
A．用天平测量出重锤的质量
B．按图示的装置安装器件
C．将打点计时器接到电源的直流输出端上
D．接通电源后释放纸带，打出一条纸带
E．换用另外的纸带，重复步骤D
F．选取合适的纸带
G．测量所选纸带上某些点之间的距离
H．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能和它增加的动能，比较二者是否相等
请你指出：①以上实验步骤中一个可以不必要的操作步骤是______；②操作有错误的实验步骤是______．（填字母代号）
（2）某实验小组打出了三条纸带，但是由于实验操作不规范，三条打点纸带的第1个点和第2个点之间的距离都明显的不接近2mm，于是他们选择了如图b所示的一条点迹清晰且在一条直线上的纸带进行数据处理．他们首先在所选择纸带的前四个点的上
方标上1、2、3、4，在后面适当的位置又选取了5个连续点，分别标上A、B、C、D、E；然后他们设计了三种数据处理方案来验证机械能守恒定律．
方案1：选择第1个点作为过程的起点，分别选择点B、C、D作为过程的终点，用刻度尺量出点A、B、C、D、E到第1个点的距离h1、h2、h3、h4、h5，利用vn=
| hn+1-hn-1 2T |
| 1 2 |
| 1 2 |
| 1 2 |
| hn+1-hn-1 2T |
| S 2T |
| 1 2 |
| 1 2 |
参考答案：（1）在验证机械能守恒定律的实验中，验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可测可不测，所以不必要的步骤为A．
打点计时器应接交流电源，所以错误的操作步骤为C．
（2）最合理的方案是方案3，对于方案1，不能选择第1个点作为起点，第1个点已经有了初速度．对于方案2，不能用v=gt计算速度，运动的过程中由于阻力的影响，实际加速度小于重力加速度．
（3）D点的速度等于CE的平均速度，所以vD=xCE2T=0.16760.04m/s=4.19m/s．
故答案为：（1）A?C?
（2）方案3?
理由1：研究过程的起点不能选在第1点（或者“打第1点和纸带的释放不同步”、“打第1点时重物已经有了一个初速度”、“打第1点时重物已经下落了一段距离”）
理由2：不能用v=gt计算速度（由于空气阻力、摩擦阻力、打点阻力的影响，重物实际下落的加速度小于重力加速度g，用v=gt计算速度会使动能增量的测量值偏大，甚至会出现“动能的增加量大于重力势能的减少量的结果”）?
（3）4.19
本题解析：
本题难度：简单
3、简答题 在“DIS研究机械能守恒定律”中，将实验装置中的______传感器接入数据采集器，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，求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究势能和动能转化时的规律．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，不必输入．现某位同学要测定摆锤在D点的瞬时速度．其实验装置如图所示，接着他点击“开始记录”，同时让摆锤从图1中所示位置释放，计算机将摆锤通过光电门传感器的速度自动记录在表格的对应处，如图2．
（1）请问该实验中所用传感器的名称是______传感器．
（2）请指出该同学实验中的错误之处：①______；②______．
（3）摆图中计算机记录的数据与真实值相比将______（填“偏大”、“偏小”或“仍准确”）
参考答案：（1）实验中用DIS测出的应为小球在各点时的动能，故传感器K的名称是光电门传感器．
（2）请指出该同学实验中的错误之处：①光电门传感器未放在标尺盘最低端的D点；②摆锤释放器未置于A点．
（3）由于摆锤释放器未置于A点，所以得到的动能与真实值相比将偏小．
故答案为：（1）光电门；
（2）①光电门传感器未放在标尺盘最低端的D点；
②摆锤释放器未置于A点．
（3）偏小
本题解析：
本题难度：一般
4、简答题 如图1所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度．
（1）所需器材有：电火花打点计时器、纸带、墨粉纸盘、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需______（填字母代号）中的器材．
A．直流电源B．天平及砝码C．交流电源D．毫米刻度尺
（2）下列实验操作步骤正确的是______
A．实验所用的重物可用实心泡沫球
B．应调整打点计时器，使其两限位孔连线在竖直方向
C．实验时应先使重物靠近打点计时器再释放，释放后再接通电源
（3）实验中得到的一条纸带如图2所示，从比较清晰的点起，每2个打印点取一个点作为计数点，分别标明0，1，2，3，4．测得x1=30.0mm，x2=45.4mm，x3=60.8mm，x4=76.2mm，则物体在打下点2时的速度大小为______m/s．物体的加速度大小为______m/s2．该实验中测得的重力加速度偏小，其主要原因是______．
参考答案：（1）打点计时器需接交流电源．重力加速度与物体的质量无关，所以不要天平和砝码．计算速度需要测相邻计数的距离，需要刻度尺，故ABC错误，D正确．
故选D．
（2）A、重物最好选用密度较大的材料，来减小阻力的影响，故A错误；
B、打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上，以减小摩擦力的影响，故B正确；
C、如果先放开纸带开始运动，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；同时先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打满点，故C错误．
故选B．
（3）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度有：
v2=x2+x34T=0.9425m/s
相邻时间间隔为：t=2T=0.04s，因此根据逐差法有：
a=(x4+x3)-(x2+x1)4t2=9.625m/s2
由于重物下落的过程中不可避免的存在摩擦阻力，因此所测重力加速度比实际的要小．
故答案为：0.9425，9.625，实验中存在摩擦阻力．
本题解析：
本题难度：一般
5、简答题 用如图1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待律．
①下面列举出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（简要地说明理由）．
______．
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2所示，根据打出的纸带，选取带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距离起始点O的距离为s0，A、C两点间的距离为s1，C、E两点间的距离为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表达式为：a=______．
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．
②利用匀变速直线运动的推论△x=at2
a=△xt2=s2-s14T2=(s2-s1)f24．
故答案为：①步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端；步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去；步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带．
②(s2-s1)f24
本题解析：
本题难度：一般