时间:2017-07-27 12:34:47
1、简答题 如图甲所示是用落体法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、带铁夹的重物、天平．回答下列问题：
（1）为完成此实验，除以上的器材，还需要的器材有______
A．毫米刻度尺
B．秒表
C．0～12V的直流电源
D．0～12V的交流电源
（2）在实验中打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g=9.8m/s2，实验选用的重物质量m=1kg，纸带上打点计时器打下的连续计时点A、B、C到打下第一点O的距离如图乙所示，则从打下O点至B点的过程中，重物重力势能的减少量△Ep=______J，动能的增加量△Ek=______J．（计算结果均保留3位有效数字）
（3）通过计算发现，△Ep______△Ek（选填“小于”、“大于”或“等于”），这是因为______．
参考答案：（1）通过打点计时器计算时间，故不需要秒表，打点计时器应该与交流电源连接，需要刻度尺测量纸带上两点间的距离，故BC错误，AD正确．
故选：AD．
（2）重力势能减小量△Ep=mgh=1×9.8×0.26m J=2.55J．
利用匀变速直线运动的推论得：
vB=xACtAC=0.3066-0.21722×0.02m/s=2.235m/s
EkB=12mvB2=12×1×2.2352J=2.50J
（3）通过计算可知动能的增加量小于重力势能的减小量，其原因是物体在下落过程中克服摩擦阻力做功，导致重力势能没有完全转化为动能．
故答案为：（1）AD；（2）2.55；2.50；（3）大于；重物下落过程中受到摩擦阻力作用．
本题解析：
本题难度：一般
2、选择题 在“验证机械能守恒定律”实验中，纸带将被释放瞬间的四种情景如照片所示，其中最合适的是（ ）
A．
B．
C．
D．
参考答案：D
本题解析：
本题难度：简单
3、填空题 （1）下面各图的读数分别为：图1______cm，图2______cm．
（2）某同学在应用打点计时器做验证机械能守恒定律实验中，获取一根纸带如图3，但测量发现0、1两点距离远大于2mm，且0、1和1、2间有点漏打或没有显示出来，而其他所有打点都是清晰完整的，现在该同学用刻度尺分别量出2、3、4、5、6、7六个点到0点的长度hi（i=2.3.4…7），再分别计算得到3、4、5、6四个点的速度vi和vi2（i=3.4.5.6），已知打点计时器打点周期为T．
①该同学求6号点速度的计算式是：v6=______
②然后该同学将计算得到的四组（hi，vi2?）数据在v2-h坐标系中找到对应的坐标点，将四个点连接起来得到如图4所示的直线，请你回答：接下来他是如何判断重锤下落过程机械能守恒的？（说明理由）
答：______
（3）测量电源的电动势E及内阻r（E约为6V，r约为1.5Ω）．器材：量程3V的理想电压表V，量程0.6A的电流表A（具有一定内阻），固定电阻R=8.5Ω，滑线变阻器R"（0～10Ω），开关S，导线若干．
①画出实验电路原理图．图5中各元件需用题目中给出的符号或字母标出．
②用笔画线代替导线完成实物连接图．
③实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2．则可以求出E=______，r=______（用I1，I2，U1，U2及R表示）．
参考答案：（1）游标卡尺的主尺读数为13mm，游标尺上第8个刻度与主尺上某一刻度对齐，故其读数为0.05×17mm=0.85mm，
所以最终读数为：13mm+0.85mm=13.85mm=1.385cm；
螺旋测微器的固定刻度读数为5.5mm，可动刻度读数为0.01×11.5mm=0.115mm，所以最终读数为0.5615mm．
（2）①根据匀变速直线运动的推论可以求出6号的速度：
v6=h7-h52T．
②根据机械能守恒定律，从0点到任意i点有?12mv2i=12mv20+mghi
得到：v2i=v20+2ghi，v2i-hi关系是一条直线斜率为2g，所以只要在直线上取相对较远两点，计算出斜率，与2g比较，在实验误差范围内相等即可?
（3）①画出实验电路原理图．
②用笔画线代替导线完成实物连接图．
③实验中，改变滑动变阻器的阻值，测出当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；
E=U1+I1（R0+r）…①
当电流表读数为I2时，电压表读数为U2．?
? E=U2+I2（R0+r）…②
联立解得：E=I1U2-I2U1I1-I2，r=U2-?U1I1-I2-R
故答案为：（1）1.385，0.5615?（2）①h7-h52T
②根据机械能守恒定律，从0点到任意i点有?12mv2i=12mv20+mghi
得到：v2i=v20+2ghi，v2i-hi关系是一条直线斜率为2g，所以只要在直线上取相对较远两点，计算出斜率，与2g比较，在实验误差范围内相等即可?
（3）①②如图
③I1U2-I2U1I1-I2，U2-?U1I1-I2-R
本题解析：
本题难度：一般
4、填空题 有一位同学，根据上题（47题）纸带中的数据，求出纸带中B、D点的速度vB、vD和该点的速度算出的动能分别为EkB=
| 1 2 |
| 1 2 |
| 1 2 |
| 1 2 |
参考答案：本题是采用自由下落的运动验证机械能守恒定律，重力势能的减小量为mgh，动能的增加量为12mv2，应该验证的表达式为：
12mυ2B-mghOB=12mυ2D-mghOD=12mv2E-mghOE
故答案为：不对．
本题解析：
本题难度：一般
5、实验题 如图为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）“验证机械能守恒定律”的实验装置，完成以下填空。 
实验步骤如下：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平；
②测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s；
③将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；
④读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间Δt1和Δt2；
⑤用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m；
⑥滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1=_____________和Ek2=_____________；
⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少ΔEp=_____________；（重力加速度为g）
⑧如果满足关系式_____________，则可认为验证了机械能守恒定律。
参考答案：
，
，mgs，ΔEp= Ek2－Ek1
本题解析：
本题难度：困难