时间:2019-06-28 05:52:55
1、填空题 （1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，利用重锤拖着纸带自由下落通过打点计时器并打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．
①在实验过程中，下列的说法正确的是：______．
A．必须使用的测量仪器有：打点计时器、天平和刻度尺
B．纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上
C．实验中其他条件不变时，选用重锤质量的大小不影响实验的误差
D．选纸带上任意两点的数据都可以验证机械能守恒定律
②按图a所示安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图b所示．图中O点为为打点起始点（速度为零）．选取纸带上打出的连续点A、B、C、…，测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T．为验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从打下O点到打下F点的过程中，重锤重力势能的减少量△Ep=______，动能的增加量△Ek=______（?用题中所给字母表示?）．
（2）用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内电阻分别约为0.1Ω和1kΩ，如图所示为所需的器材．
①在方框内画出实验电路图
②把器材连成实验电路，注意两个电表要选用适当量程，并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大．
③一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图中画出U-I图线．
④根据图线求出电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω．
| I/A | 0.12 | 0.20 | 0.31 | 0.32 | 0.50 | 0.57 U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.19 1.05 |
参考答案：（1）①
：①A、根据机械能守恒的表达式，可知不需要测量质量，故A错误；
B、为了减小误差，纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上，故B正确；
C、由于阻力实际不能忽略，故若重物质量过小，阻力的影响较大，结果误差较大，故C错误；
D、为了减小误差，应取距离较大的两个点进行测量计算，故D错误．
故选B．
②重力势能减小量等于mgh，而OF两点的距离为h2，故减小的重力势能等于mgh2；
F点的速度等于EG段的平均速度，故v=h3-h12T，则F点的动能等于：12mv2=m(h3-h1)28T2?；
（2）①测电动势和内电阻只需得出电源的路端电压及流过电源的电流即可，故采用限流接法，注意由于电源内阻较小，故电路采用电压表内接法，答案如图甲；
②按选定的原理图，将实物图连接，注意先连接串联部分，再把电压表并入；因题意中给出的是干电池的电动势和内阻，故电压表量程应选3V；而由表中数据可知，电路中电流最大为0.57A，故电源表应选择0.6A量程；故答案如图乙；
③利用表中数据进行描点，由图可知有点误差较大，应舍去，答案如图所示；
④由闭合电路欧姆定律可知，U=E-Ir可知，图象与纵坐标的交点为电源的电动势，故电动势约为1.45V（1.43-1.47均正确）；图象的斜率表示电源的内阻，由图可知，当电压为1.0V时，电路中电流为0.65A，故r=1.45-1.00.65Ω=0.69Ω（0.60-0.80均按正确）
⑤本实验的误差是由于电路的选择而造成的，误差来自于电压表的分流，故误差无法通过多次测量取平均值而减小，故A正确，B错误；
在本实验中由于电压表的分流使电流表示数小于真实值，故测量图象应向下平滑，故测得的电动势偏小，同时由于斜率也偏小，故内阻也小于真实值；故选AC．
故答案为：（1）①B；②m(h3-h1)28T2?；
（2）①②③如上图；④1.45V（1.43-1.47均正确）；0.69Ω（0.60-0.80均按正确）；⑤AC．
本题解析：
本题难度：一般
2、简答题 如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德（G?Atwood1746-1807）创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．
某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示．
（1）实验时，该同学进行了如下步骤：
①将质量均为M（A的含挡光片、B的含挂钩）的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态．测量出______（填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离h．
②在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为△t．
③测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证守恒定律．
（2）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为______（已知重力加速度为g）．
（3）引起该实验系统误差的原因有______（写一条即可）．
（4）验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间有怎样的定量关系？a随m增大会趋于一个什么值？
请你帮该同学解决，
①写出a与m之间的关系式：______（还要用到M和g）
②a的值会趋于______．
参考答案：（1、2）需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的距离，系统的末速度为：v=d△t，
则系统重力势能的减小量△Ep=mgh，系统动能的增加量为：△Ek=12(2M+m)v2=12(2M+m)(d△t)2，
若系统机械能守恒，则有：mgh=12(2M+m)(d△t)2．
（3）系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验误差的原因可能有：绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等．
（4）根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为mg，则系统加速度为：a=mgM+m=gMm+1，当m不断增大，则a趋向于g．
故答案为：（1）①挡光片的中心；（2）mgh=12(2M+m)(d△t)2；（3）绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等；（4）①a=mg2M+m；②重力加速度g．
本题解析：
本题难度：简单
3、填空题 某同学用如图1所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为50Hz．在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所以测量数据及其标记符号如图2所示．
该同学用两种方法处理数据（T为相邻两计数点的时间间隔）：
方法A：由g1=
| S2-S1 T2 |
| S3-S2 T2 |
| S6-S5 T2 |
| S4-S1 3T2 |
| S5-S2 3T2 |
| S6-S3 3T2 |
参考答案：Ⅰ、电火花打点计时器接220V交流电源；开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放纸带，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．
Ⅱ、在方法A中，根据数学知识可知，.g=g1+g2+g3+g4+g55=s6-s15T2
只有s1、s6起作用，
方法B：
.g=g1+g2+g3?3=(s4+s5+s6)-(s1+s2+s3)9T2
因此六组数据都起作用，故方法B数据应用充分，更合理一些．
这样可以减少实验的偶然误差．
Ⅲ、本实验误差的主要来源有：摩擦阻力的存在，长度测量存在的误差．
故答案为：Ⅰ、220，先接通电源后释放纸带
Ⅱ、s1、s6，S1、S2、S3、S4、S5、S6，B 偶然
Ⅲ、摩擦阻力的存在，长度测量存在的误差．
本题解析：
本题难度：简单
4、选择题 如图，在验证机械能守恒定律的实验中，除铁架台、铁夹、学生电?源、纸带、打点计时器和重物外，还需选用下述哪种仪器？（ ）
A．秒表
B．刻度尺
C．天平
D．弹簧秤
参考答案：B
本题解析：
本题难度：简单
5、简答题 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．0～12V的直流电源
D．0～I2V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）用A项米尺测量长度，用D项交流电源供打点计时器使用．
（2）纸带与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差，计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定．
故答案为：（1）AD
（2）纸带与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差，计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定．
本题解析：
本题难度：一般