时间:2017-07-27 11:53:05
1、简答题 在用落体法“验证机械能守恒”的实验中，
（1）某同学上交的实验报告中，显示重锤增加的动能略大于重锤减少的重力势能，则出现这一问题的可能原因是______
A．重锤的质量测量错误
B．用公式v=gt计算各点的速度
C．交流电源的频率不等于50Hz
D．重锤下落时受到的阻力过大
（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在电压为U，频率为f的交流电源上，在实验中打下一条理想纸带，如图所示，选取纸带上打出的连续5个点A，B，C，D，E，测出A点距起始点O的距离为x0，点A，C间的距离为x1，点C，E间的距离x2，已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，则
①从起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量△Ep=______，重锤动能的增加量△Ek=______．
②根据题中提供的条件，还可求出重锤实际下落的加速度a=______．
参考答案：（1）A、由mgh=12mv2可知，重锤的质量与实验的数据无关，所以重锤的质量测量错误不会影响实验的数据，所以A错误；
B、用公式v=gt计算各点的速度，则已经把重锤的运动看成是自由落体运动了，则mgh=12mv2恒成立了，故B错误．
C、交流电源的频率不等于50Hz．此时点之间的时间间隔不是0.02s，所以此时的测量的速度可能会大于真实的数值，导致重锤增加的动能略大于重锤减少的重力势能，所以C正确；
D、重锤下落时受到的阻力过大，会使物体的速度减小，不会使物体的动能变大，所以D错误；
故选：C．
（2）①重锤重力势能的减少量为△EP=mg（x0+x1）．
打C点重锤的速度vC=x1+x22T，T=21f
重锤动能的增加量为△Ek=m(x1+x2)2f232
②由x2-x1=a(2f)2，得a=(x2-x1)f24
故答案为：（1）C；（2）①mg（x0+x1）；m(x1+x2)2f232；②(x2-x1)f24．
本题解析：
本题难度：一般
2、填空题 如图1所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．
（1）关于这一实验，下列说法正确的是______
A．重锤的质量不必测量
B．打点计时器应接低压直流电
C．应先接通电源打点，后释放纸带
D．需使用秒表测出重物下落的时间
（2）选用实验中得出的一条纸带来验证机械能守恒定律．图2中O点为起始点，A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的原始点，F点是第n个点．设相邻点间的时间间隔为T，下列表达式可以用本实验中计算F点速度vF的是______
A．vF=g（nT）B.vF=
| 2ghn |
| hn+1-hn-1 2T |
| xn+1-xn-1 2T |
参考答案：（1）A、因为要验证mgh=12mv2，两边的质量m可以消掉，所以可以不必测量重物质量，故A正确；
B：打点计时器应接交流电源，故B错误；
C、打点计时器运用时，都是先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，故C正确；
D、可以用打点计时器计算时间，不需要秒表，故D错误；
故选：AC
（2）根据某段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度得：
F点的瞬时速度：vF=hn+1-hn-12T，故C正确．
故选：C
本题解析：
本题难度：简单
3、简答题 （1）用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中，有下列器材可供选用：铁架台、重锤、打点计时器、复写纸、纸带、低压直流电源、导线、电建、天平．关于不必要的器材和缺少的器材，以下选项正确的是______
A．不必要的器材有：低压直流电源、天平
B．缺少的器材是：低压交流电源、刻度尺
C．不必要的器材有：低压直流电源、铁架台
D．缺少的器材是：低压交流电源、秒表
（2）用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中，已知电磁打点计时器所用电源频率为50hz，某同学从实验得到几纸带中，选取了一条初速度恰好为零的纸带，如图所示．图中标出的点均为计数点，并把电磁打点计时器打下的第一个计时点记作O点，测出O、A点间的距离为68.97cm，A、C点间的距离为15.24cm，C、E点间的距离为16.76cm．已知当地重力加速度为9.8m/s2，重锤的质量为m=1.0kg，则打点计时器在打点C时的瞬时速度为______?m/s，O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为______?J，重锤重力势能的减少量为______?J，从以上数据可以得到的结论是：______．（以上结果均保留三位有效数字）
参考答案：（1）该实验中，要有做自由落体运动的物体重锤；通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，打点计时器需要的是交流电源，因此低压直流电源不需要，缺少低压交流电源，由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉，因此不需要天平，同时实验中缺少刻度尺，故AB正确，CD错误．
故选AB．
（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度为：vC=xAE4T=4.00m/s
动能的增量为：△EK=12mv2C=8.00J
重锤重力势能的减少量为：△EP=mgh=8.25J
由此可知在误差允许范围内重锤的机械能守恒．
故答案为：4.00，8.00，8.25，在误差允许范围内重锤的机械能守恒
本题解析：
本题难度：一般
4、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
5、实验题 验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。某同学利用纸带进行研究：从点迹较密处选一个清晰点作为起始点0，然后依次取测量点1，2，3，4，5，再测量出各测量点到0点的距离h1，h2，h3，h4，h5，如图乙所示。
已知实验时计时器所用交变电流的频率为f，他利用正确的方法依次算出了各点的速度vi（i=1，2，3，4，5）。
（1）该同学计算点4的速度的表达式是___；
（2）他依次算出了vi2的大小；然后以vi2为纵轴，hi（i=1，2，3，4，5）为横轴建立坐标系，依次标出（hi，vi2），用平滑的曲线拟合这些点得到的图象如图丙所示，以下验证重物下落过程中机械能是否守恒的方法，可行的是
[? ]
A．任取图线上的一点（hi，vi2），验证等式
是否成立
B．在图线上任取两个点m、n，验证等式
是否成立
C．计算图线的斜率，看斜率k是否等于重力加速度g
D．计算图线的斜率，看斜率k是否等于重力加速度g的2倍
参考答案：（1）
（2）BD
本题解析：
本题难度：一般