时间:2017-03-02 10:04:52
1、简答题 （1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选择：铁架台、打点计时器以及复写纸、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、电键，刻度尺，其中不必要的器材是______，缺少的器材是______．
（2）验证机械能守恒亦可用如图甲所示装置，用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号，如图6乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm，已知电动机铭牌上标有“1440r/min”字样，由此验证机械能守衡．根据以上内容．回答下列问题：
①毛笔画相邻两条线的时间间隔T=______s，图乙中的圆柱棒的______端是悬挂端（填左或右）．
②根据乙所给的数据，可知毛笔画下记号C时，圆柱棒下落的速度vc=______m/s；画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD=______m/s；记号C、D之间棒的动能的变化量为______J，重力势能的变化量______J（g=9.8m/s2）．由此可得出的结论是______．（计算结果保留2位有效数字）
参考答案：（1）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．
电动机周期已知，故不需要秒表．
缺少低压交流电源、重锤．
（2）①毛笔画相邻两条线的时间间隔为电动机的转动周期．
已知电动机铭牌上标有“1440r/min”字样，即每秒转24周，所以T=124s
圆柱下落过程中，毛笔依次从圆柱的下端往上端画，随着时间圆柱是加速运动，在乙图中圆柱的左端速度较大，右端速度较小，所以图乙中的圆柱棒的左端是悬挂端．
②利用匀变速直线运动的推论
vc=x?t?=(0.058+0.042)m2×124S=1.2m/s
vD=x?t?=(0.074+0.058)m2×124S=1.6m/s
C、D之间棒的动能的变化量为△EK=EkD-EkC=12mvD212mvC2=0.52 J
根据重力势能的定义式得：
重力势能减小量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.058J=0.57 J．
重力势能减小量略大于C、D之间棒的动能的变化量，所以在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒．
故答案为：（1）低压直流电源、天平、秒表，低压交流电源、重锤
（2）①124s或0.42s，左
②1.2，1.6，0.52，0.57，在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒．
本题解析：
本题难度：一般
2、选择题 在“验证机械能守恒定律”的实验中有关重锤的质量，下列说法中正确的是
A.应选用质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力
B.应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动
C.不需要称量重锤的质量
D.必须称量重锤的质量，而且要估读到0.01 g
参考答案：AC
本题解析：本实验依据的原理是用重锤自由下落验证机械能守恒定律，因此重锤的质量应取得大一些，以使系统所受的阻力和重锤的重量相比可以忽略不计，以保证系统做自由落体运动．对自由落体来说，物体的机械能守恒，即重力势能的减小等于其动能的增加．设物体质量为m，下落距离h时的速度为v，则有mv2＝mgh，约去m后，有v2＝2gh，分别计算对应的v2和2gh，即可验证机械能守恒定律是否成立．
思路分析：本实验依据的原理是用重锤自由下落验证机械能守恒定律，因此重锤的质量应取得大一些，以使系统所受的阻力和重锤的重量相比可以忽略不计，以保证系统做自由落体运动．对自由落体来说，物体的机械能守恒，即重力势能的减小等于其动能的增加．
试题点评：本题考查了机械能守恒实验的原理，即重力势能的减小等于其动能的增加．
本题难度：简单
3、选择题 在做“验证机械能守恒定律”实验时，下列测量工具不需要的是（ ）
A．刻度尺
B．交流电源
C．天平
D．重锤
参考答案：C
本题解析：
本题难度：一般
4、填空题 在《验证机械能守恒定律》的实验中，电源频率是50Hz．某同学选择了一条理想纸带，各记数点到O点的距离已记录在各记数点下，如图7所示．?O点是打的第一个点，相邻两计数点间都还有3个计时点未画出．下落物体的质量为1kg，请由纸带求出重物下落中由O到2的过程中，动能增加了______?J；?重力势能减少多少______?J；这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量______（填大于、等于、小于）动能的增加量，原因是______．计算中g取9.8m/s2．
参考答案：计数点2的瞬时速度v2=x132T=(498-125)×10-32×0.08m/s=2.33m/s，则动能的增加量△EK=12mv22-0=12×1×2.332J=2.71J．
重力势能的减小量△EP=mg△h=9.8×0.2805J=2.74J．可知重力势能的减小量大于动能的增加量，原因是纸带克服摩擦力做功．
故答案为：2.71，2.74，大于，纸带克服摩擦力做功．
本题解析：
本题难度：简单
5、简答题 小球自由下落时，记录小球每隔相同时间的位置有以下两种方式：一种是图（a）所示的频闪照相记录，另一种是图（b）所示的利用打点计时器记录．两种记录方式都能用来验证机械能守恒定律，但两种方式相比，图（a）比图（b）的______误差更小（选填“偶然”或“系统”）；图（a）中所标数据为小球自A点释放后频闪仪每隔T=0.04s闪光一次，各时刻的位置到A的距离，单位为厘米，验证图（a）中小球自A到E过程中的机械能守恒，还需要知道小球到达E处的速度，此速度有两种计算方式：第一种是根据自由落体速度公式v=gt求得（g为当地重力加速度），第二种是利用v=
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参考答案：由于打点计时器限位孔与纸带间有摩擦，会对实验造成误差，该误差无法避免，属于系统误差，频闪照相系统误差更小．
该实验是验证机械能守恒定律的实验，不能把重物看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证了，正确的方法是第二种．
故答案为：系统，二．
本题解析：
本题难度：一般