时间:2019-07-11 04:25:53
1、实验题 利用电火花计时器做如下实验。甲同学使用如图1所示的装置来验证“机械能守恒定律”。 
（1）下面是操作步骤：
a．按图1安装器材；
b．松开铁夹，使重物带动纸带下落；
c．接通电火花计时器电源，使计时器开始工作；
d．进行数据处理。
把上述必要的操作步骤按正确的顺序排列____________。
（2）电火花计时器接在频率为50Hz的交流电源上，图2为实验中打出的一条纸带，从起始点O开始，将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C、D……，电火花计时器打F点时，重锤下落的速度为____________m/s。（保留到小数点后两位） 
（3）如果已知重锤的质量为0.50 kg，当地的重力加速度为9.80m/s2。从打点到打F点的过程中，重锤重力势能的减少量为____________J，重锤动能的增加量为____________J。（保留到小数点后两位）
参考答案：（1）a、c、b、d
（2）1.15（1.14~1.16）
（3）0.35（0.34~0.36），0.33（0.32~0.34）
本题解析：
本题难度：一般
2、简答题 在《验证机械能守恒定律》的实验中，质量m为1.0kg的重物自由下落，带动纸带打出一系列的点，如图所示．相邻计数点间的时间间隔为0.02s，距离单位为cm．g取9.8m/s2．
（1）打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=______m/s；
（2）从起点O到打下计数点B的过程中物体的动能增加量△EK=______J，重力势能减少量△EP=______J．（结果保留两位有效数字）
（3）实验的结论是______．
参考答案：（1）物体通过B点的速度vB=xAC2T=(7.06-3.14)×10-20.04m/s=0.98m/s．
（2）从起点O到打下计数点B的过程中物体的动能增加量△EK=12mvB2=12×1×9．82=0.48J；
重力势能减小量△Ep=mgh=1×9.8×0.0501=0.49J．
（3）在误差允许的范围内，重力势能的减小量与动能的增加量相等，知物体在下落过程中机械能守恒．
故答案为：（1）0.98
（2）0.48，0.49
（3）在误差允许的范围内，物体在下落过程中机械能守恒．
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
| 1 2 |
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 某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械守恒定律，实验装置如图甲所示，在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象．
（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的△t1______△t2．（填“＞”“=”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平．
（2）遮光条宽度为d，滑块P用细线跨过定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若△t1、△t2、d和鈎码质量m已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出的物理量是______和______（写出物理量的名称及符号）．
（3）若上述物理量间满足关系式______，则表明在上述过程中滑块和砝码组成的系统机械能守恒．
参考答案：（1）如果遮光条通过光电门的时间相等，即△t1=△t2，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平．
（2）要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
vB=d△t2，vA=d△t1，
滑块和砝码组成的系统动能的增加量△Ek=12(m+M)(d△t2)2-12(m+M)(d△t1)2，
滑块和砝码组成的系统动能的重力势能的减小量△Ep=mgL
所以还应测出滑块质量M，两光电门间距离L．
（3）如果系统动能的增加量等于系统重力势能的减小量，那么滑块和砝码组成的系统机械能守恒．
即：mgL=12(m+M)(d△t2)2-12(m+M)(d△t1)2，
故答案为：（1）=，（2）滑块质量M，两光电门间距离L．（3）mgL=12(m+M)(d△t2)2-12(m+M)(d△t1)2，
本题解析：
本题难度：一般
5、简答题 在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80m/s2，那么：
（1）根据图上所得的数据，应取图中O点到______点来验证机械能守恒定律；
（2）从O点到（1）问中所取的点，重物重力势能的减少量△Ep=______J，动能增加量△Ek=______J（结果取三位有效数字）；
（3）若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h，则以
| v2 2 |
参考答案：（1）验证机械能守恒时，我们验证的是减少的重力势能△Ep=mgh和增加的动能△Ek=12mv2之间的关系，由B点能够测h和v的数据，而A、C两点不方便测出速度v．故应取图中O点到B点来验证机械能守恒定律；
（2）减少的重力势能为：△Ep=mgh=1×9.8×19.2×10-2=1.88J
利用匀变速直线运动的推论得：
vB=xAC2T=(23.23-15.55)×0.012×0.02=1.93m/s
所以增加的动能为：△Ek=12mvB2=1.84J
（3）从理论角度物体自由下落过程中机械能守恒可以得出：
mgh=12mv2，即v2=2gh
所以以12v2为纵轴，以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线，也就是图中的A．
故选：A．
（4）A、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．故A错误，B正确；
C、打点计时器使用的电源为交流电源，故C错误，D正确；
故选：BD．
故答案为：（1）B
（2）1.88，1.84．
（3）A
（4）BD
本题解析：
本题难度：简单