时间:2019-03-15 18:11:12
1、选择题 “验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是（ ）
A．重物的质量过大
B．重物的体积过小
C．电源的电压偏低
D．重物及纸带在下落时受到阻力
参考答案：D
本题解析：
本题难度：简单
2、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下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对图中纸带上的点痕进行测量．
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”上
C．用天平测出重锤的质量；
D．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带
E．测量纸带上某些点间的距离；
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
其中没有必要进行的步骤是______，操作不当的步骤是______．
②利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度．如图2所示是打出的一条纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图2所示．使用电流的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a=______．（用x1、x2、x3、x4及f表示）
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增加的动能，其主要原因是重锤和纸带下落过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小，若已知当地重力加速度为g，还需要测量的物理量是______．
参考答案：①B：将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误，操作不当．
C：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．
故答案为：C，B．
②由题意可知，各个点之间的时间间隔为T=1f，五段位移可以将第一段位移舍掉，由逐差法得：
a=(x4+x3-x1-x2)f24．
故答案为：a=(x4+x3-x1-x2)f24．
③根据牛顿第二定律有：mg-f=ma，因此只有知道重锤的质量m，即可求出阻力大小．
故答案为：重锤的质量m．
本题解析：
本题难度：一般
3、简答题 用如图1实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图2给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图2所示．已知m1=50g、m2=150g，则（结果保留两位有效数字）
（1）在纸带上打下记数点5时的速度v=______m/s；
（2）在0～5过程中系统动能的增量△EK=______J，系统势能的减少量△EP=______J；
（3）若某同学作出
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参考答案：（1）v5=x462T=0.480.2m/s=2.4m/s．
（2）在0～5过程中系统动能的增量△EK=12(m1+m2)v52=12×0.2×2．42J≈0.58J．
系统重力势能的减小量为（m2-m1）gx=0.1×9.8×（0.384+0.216）J≈0.59J．
（3）根据系统机械能守恒有：(m2-m1)gh=12(m1+m2)v2
则12v2=m2-m1m1+m2gh
知图线的斜率k=m2-m1m2+m1g=5.821.20
解得g=9.7m/s2．
故答案为：（1）2.4?（2）0.58、0.59?（3）9.7
本题解析：
本题难度：一般
4、简答题 图甲是“利用自由落体运动验证机械能守恒”的实验装置．让质量为m的重物自由下落，打出一条较为理想的纸带，O为打点计时器在纸带上打出的第一个点，选取纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E，并测量出OA间的距离为s1，AC间的距离为s2，CE间的距离为s3，如图乙所示．已知打点计时器使用的交流电频率为f，请你回答：（当地重力加速度g）
（1）在固定打点计时器时，应将其平面处于______?平面内．
（2）手持纸带保持竖直方向，使重物静止在靠近打点计时器的地方．接着要完成的是“A、放开纸带”和“B、接通电源”，这两个环节首先应该完成______（填字母）．
（3）与重物相连接的是图乙中纸带的______端（选填“左”或“右”），打点计时器从打A点到打E点，重物运动的时间为______．
（4）打点计时器从打第一个点O点到打C点的过程中，重物的重力势能的减少量为△Ep=______计时器在打O点和C点的这段时间内，重物的动能增加量为△Ek=______．本实验误差的主要来源有______，______（试举出两条）．
参考答案：（1）若打点计时器没有固定在竖直平面内，物体不可能做自由落体运动，在不能用此装置验证机械能守恒．
故答案为：竖直．
（2）开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重物，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．故选B．
故答案为：B．
（3）物体做加速运动，纸带上的点从左到右间距越来越大，因此重物相连接的是图乙中纸带的左端，打点周期为1f，因此从打A点到打E点，重物运动的时间为4f．
故答案为：左；4f．
（4）根据重力势能的定义式得：
重力势能减小量：△Ep=mgh=mg（s1+s2）
利用匀变速直线运动的推论得C点的速度为：
vC=(s2+s3)4T=f(s2+s3)4
△EK=12mv2C=m(s2+s3)2f232
实验误差的主要来源有：纸带与打点计时器之间有摩擦；测量间隔距离有误差；重物下落受到空气阻力交流电频率波动，长度测量，数据处理方法等．
故答案为：mg（s1+s2）；m(s2+s3)2f232；空气阻力，交流电频率波动．
本题解析：
本题难度：一般
5、填空题 （1）下面各图的读数分别为：图1______cm，图2______cm．
（2）某同学在应用打点计时器做验证机械能守恒定律实验中，获取一根纸带如图3，但测量发现0、1两点距离远大于2mm，且0、1和1、2间有点漏打或没有显示出来，而其他所有打点都是清晰完整的，现在该同学用刻度尺分别量出2、3、4、5、6、7六个点到0点的长度hi（i=2.3.4…7），再分别计算得到3、4、5、6四个点的速度vi和vi2（i=3.4.5.6），已知打点计时器打点周期为T．
①该同学求6号点速度的计算式是：v6=______
②然后该同学将计算得到的四组（hi，vi2?）数据在v2-h坐标系中找到对应的坐标点，将四个点连接起来得到如图4所示的直线，请你回答：接下来他是如何判断重锤下落过程机械能守恒的？（说明理由）
答：______
（3）测量电源的电动势E及内阻r（E约为6V，r约为1.5Ω）．器材：量程3V的理想电压表V，量程0.6A的电流表A（具有一定内阻），固定电阻R=8.5Ω，滑线变阻器R"（0～10Ω），开关S，导线若干．
①画出实验电路原理图．图5中各元件需用题目中给出的符号或字母标出．
②用笔画线代替导线完成实物连接图．
③实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2．则可以求出E=______，r=______（用I1，I2，U1，U2及R表示）．
参考答案：（1）游标卡尺的主尺读数为13mm，游标尺上第8个刻度与主尺上某一刻度对齐，故其读数为0.05×17mm=0.85mm，
所以最终读数为：13mm+0.85mm=13.85mm=1.385cm；
螺旋测微器的固定刻度读数为5.5mm，可动刻度读数为0.01×11.5mm=0.115mm，所以最终读数为0.5615mm．
（2）①根据匀变速直线运动的推论可以求出6号的速度：
v6=h7-h52T．
②根据机械能守恒定律，从0点到任意i点有?12mv2i=12mv20+mghi
得到：v2i=v20+2ghi，v2i-hi关系是一条直线斜率为2g，所以只要在直线上取相对较远两点，计算出斜率，与2g比较，在实验误差范围内相等即可?
（3）①画出实验电路原理图．
②用笔画线代替导线完成实物连接图．
③实验中，改变滑动变阻器的阻值，测出当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；
E=U1+I1（R0+r）…①
当电流表读数为I2时，电压表读数为U2．?
? E=U2+I2（R0+r）…②
联立解得：E=I1U2-I2U1I1-I2，r=U2-?U1I1-I2-R
故答案为：（1）1.385，0.5615?（2）①h7-h52T
②根据机械能守恒定律，从0点到任意i点有?12mv2i=12mv20+mghi
得到：v2i=v20+2ghi，v2i-hi关系是一条直线斜率为2g，所以只要在直线上取相对较远两点，计算出斜率，与2g比较，在实验误差范围内相等即可?
（3）①②如图
③I1U2-I2U1I1-I2，U2-?U1I1-I2-R
本题解析：
本题难度：一般