时间:2019-06-29 05:25:04
1、实验题 一同学在学习了机械能守恒定律后，认为小球沿竖直光滑曲面自由下滑的过程机械能是守恒的，于是设计了如图所示的实验装置加以验证。图中曲面固定，底端B处切线水平且与桌的右边缘相齐，他的实验步骤如下： 
a．在木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处，使小球从曲面上某点A由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；
b．将木板向右平移适当的距离固定，再使小球由A点静止释放，撞到木板上得到痕迹P；
c．测出OP的距离y，竖直木板向右移动的距离L，查出当地重力加速度g。
(1)要验证小球由A到B过程中机械能守恒，还需测量的物理量及符号是__________________；
(2)用上述测量量验证机械能守恒的表达式应该是__________________；
(3)从实验结果来看，小球沿曲面下滑的过程机械能是减少的，原因是___________________________。
参考答案：(1)AB间高度h
(2)
(3)下滑过程中小球克服摩擦力做功
本题解析：
本题难度：一般
2、填空题 在“利用自由落体运动验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所接电源的频率为50Hz，所打纸带如图所示。若通过测量纸带上某两个点的间距计算瞬时速度来进行验证，设已测得点2到点4的间距为s1，点O到点3的间距为S2，打点周期为T，为了验证重物开始下落到打点计时器打下点3这段时间内机械能守恒，实验后，s1，s2和T应满足的关系为T=____ 。
参考答案：
本题解析：
本题难度：一般
3、简答题 某学生利用“验证机械能守恒定律”的实验装置来测量一个质量m=50g的钩码下落时的加速度值，该学生将钩码固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，实验装置如图a所示．①以下是该同学正确的实验操作和计算过程，请完成下面部分实验步骤的有关内容
A、按实验装置图安装器件
B、将打点计时器接到______（填直流或交流）电源上
C、先______，再______，然后______．
D、取下纸带，取其中的一段标出计数点如图b所示，测出相邻计数点间的距离分别为S1=2.60cm，S2=4.14cm，S3=5.69cm，S4=7.22cm，S5=8.75cm，S6=10.29cm
已知打点计时器的打点频率是f=50Hz，则计算钩码下落加速度的表达式为a=______，代入数值，可得加速度a=______m/s2（计算结果保留三位有效数字）．
②该同学从实验结果发现，钩码下落时的加速度比实际的重力加速度小．为了有效地缩小这个实验测得的加速度与实际的重力加速度之差，请你提出一个有效的改进方法：______．
参考答案：①实验中安装、调整好器材，穿好纸带，在打点之前，应先接通电源，后松开纸带，实验结束关闭电源整理器材．
根据匀变速直线运动的推论△x=aT2，有：
s6-s3=3a1T2 ①
s5-s2=3a2T2 ②
s4-s1=3a3T2 ③
a=a1+a2+a33
解得：a=(s6+s5+s4)-(s3+s2+s1)(3T)2=(s6+s5+s4)-(s3+s2+s1)36f2．
带入数据解得a=9.60m/s2．
②根据实验原理可知，造成该实验误差的主要原因是物体下落过程中存在摩擦阻力，一是小球下落的空气阻力，二是纸带和限位孔之间的摩擦，故具体采取的具体措施为：将钩码换成较大质量的重锤．
故答案为：①交流，接通打点计时器电源，释放纸带，关闭打点计时器电源；
a=(s6+s5+s4)-(s3+s2+s1)36f2
a=9.60m/s2
②将钩码换成大质量的重锤．
本题解析：
本题难度：简单
4、实验题 使用重锤带着纸带下落以验证机械能守恒定律的实验中：
（1）以下测量工具中必须的是_____________。
A、天平
B、弹簧秤
C、刻度尺
D、秒表
（2）在纸带上任取相邻的三个点，按顺序依次记作A、B、C，量出AC间的距离S，OB间的距离为h（O为开始下落打的点，即为起始点），相邻两点间的时间间隔为T。则打B点时重锤的速度VB＝_____________，在误差允许范围内，验证机械能守恒定律成立的公式是_____________。
参考答案：（1）C
（2）S/2T，gh=(S/2T)2
本题解析：
本题难度：一般
5、填空题 用落体验证机械能守恒定律的实验
（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，下面叙述正确的是______
A．应用天平称出物体的质量
B．应当选用点迹清晰，特别是第一个点没有拉成长条的纸带
C．操作时应先放纸带后接电源
D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上
（2）为进行该实验，备有下列器材可供选择
铁架台、电磁打点计时器、复写纸片、纸带、低压直流电源、秒表、导线、开关．其中不必要的器材是______．缺少的器材是______．
（3）若实验中所用重物的质量m=1㎏，打点时间间隔为0.02s，打出的纸带如图所示，O．A．B．C．D为相邻的几点，测的OA=0.78cm．OB=1.79cm．OC=3.14cm．OD=4.90cm，查出当地的重力加速度g=9.80m/s2，则重物在B点时的动能EAB=______?J．从开始下落到B点的过程中，重物的重力势能减少量是______J，由此得出的结论是______．
参考答案：（1）A、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A错误．
B、应当选用点迹清晰，特别是第一个点没有拉成长条的纸带，故B正确．
C、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C错误．
D、打点计时器应接在电压为4～6V的交流电源上．故D错误．
故选B．
（2）其中不必要的器材是低压直流电源、秒表．
缺少的器材是低压交流电源、刻度尺．
（3）利用匀变速直线运动的推论得：
vB=xACtAC=(3.14-0.78)cm2×0.02s=0.59m/s
EkB=12mvB2=0.174J
重力势能减小量△Ep=mgh=1×9.8×0.179J=0.175J．
由于重力势能减小量略大于动能的增加量，在误差允许范围内，重物下落的机械能守恒．
故答案为：（1）B
（2）低压直流电源、秒表；低压交流电源、刻度尺
（3）0.174，0.175，在误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒．
本题解析：
本题难度：一般