时间:2017-08-07 14:57:53
1、填空题 如图1所示是用重锤做自由落体运动来“验证机械能守恒定律”的实验装置．
（1）为了减小实验误差，下列措施可行的是______（填写代号）
A．重锤选用体积较大且质量较小的
B．重锤选用体积较小且质量较大的
C．打点计时器应固定在竖直平面内
D．应先放手让重锤拖着纸带运动，再通电让打点计时器工作
（2）某同学选取了一条纸带进行测量研究．他舍去了这条纸带上前面比较密集的点，对后面间距较大的且相邻的六个点进行了如图2所示的测量．已知当地的重力加速度为g，使用的交变电源周期为T，则要验证机械能守恒的表达式为______（用x1、x2、x3、T、g表示）．
（3）某同学实验计算结果时发现重物重力势能的减少量△Ep略大于动能的增加量△Ek，本实验中引起误差的主要原因是______．
参考答案：（1）A、如果体积较大而质量较小，空气阻力较大，实验误差大，故A错误；
B、实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，故B正确．
C、当打点计时器固定在竖直平面内时，纸带才能被重物带着竖直下落，减小摩擦，故C正确；
D、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D错误．
故选BC．
（2）选择2、5两点进行验证，根据根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，有：
v2=x12T
v5=x32T
动能的增加量为：△Ek=12mv25-12mv22
从计数点1至计数点5两点间重力势能的减少量为：△EP=mgh=mgx2．
需要验证的表达式为：△Ek=△Ep，即：8gT2x2=x23-x21．
故答案为：8gT2x2=x23-x21．
（3）由于纸带通过限位孔时不可避免的受到阻力作用，以及重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量大于动能的增加量．
故答案为：重锤下落过程中存在着阻力作用．
本题解析：
本题难度：简单
2、填空题 （1）气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒
定律，实验装置如图所示，采取的实验步骤如下：
a．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；
b．调整气垫导轨，使导轨处于水平：
c．在A和B间放入一个被压缩的轻质且极短的弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；
d．用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1；
e．按下电钮放开卡销，同时用计时器记录滑块A、B从开始到分别碰撞C、D挡板时所用时间t1、t2；
①实验中还应测量的物理量是______．
②利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是______．
（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，利用重锤拖着纸带自由下落通过打点计时器并打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．
①在实验过程中，下列的说法正确的是：______．
A．必须使用的测量仪器有：打点计时器、夭平和刻度尺
B．纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上
C．实验中若其他条件不变且空气阻力恒定时，选用重锤质量的大小不影响实验的误差
D．选用纸带上任意可计算速度的两点都可以用来验证机械能守恒定律
②安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示．图中O点为为打点起始点，且速度为零．
选取纸带上打出的连续点A、B、C，…，测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T．为验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从打下O点到打下F点的过程中，重锤重力势能的减少量△EP=______，动能的增加量△EK______（用题中所给字母表示）．
③以各点到起始点的距离h为横坐标，以各点速度的平方v2为纵坐标建立直角坐标系，用实验测得的数据绘出v2-h图线，如图所示．从v2-h图线求得重锤下落的加速度g"=______m/s2．（保留3位有效数字）
参考答案：（1）因系统水平方向动量守恒即mAvA-mBVB=0，由于系统不受摩擦，故滑块在水平方向做匀速直线运动故有vA=L1t1，VB=L2t2
所以还要测量的物理量是：B的右端至D板的距离L2．
（2）若要验证动量守恒定律则：mAvA-mBVB=0，带入得：mAL1t1-mBL2t2=0
故答案为：B的右端至D板的距离L2；mAL1t1-mBL2t2=0
（2）①A、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、纸带与打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上可以减小摩擦，减小实验误差，故B正确；
C、实验供选择的重物应该相对质量较大、体积较小的物体，这样能减少摩擦阻力的影响，故C错误；
D、选用纸带上任意可计算速度的两点，计算出动能的变化量及重力势能的变化量，都可以用来验证机械能守恒定律，故D正确．
故选BD
②重锤重力势能的减少量△EP=mgh=mgh2
动能的增加量△EK=12mvF2=m(h3-h1)28T2
③根据mgh=12mv2得：
v2=2gh
所以v2-h图线的斜率为2g，
即2g=5.8-00.3-0=583
解得：g=9.67
故答案为：（1）①B到D距离L2；②mAL1t1=mBL2t2；（2）①BD；②mgh2，m(h3-h1)28T2
③9.67
本题解析：
本题难度：一般
3、实验题 某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。弧形轨道末端水平，离地面的高度为H。将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s。
（1）若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2＝____________（用H、h表示）。
（2）该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示，请在坐标纸上作出s2－h关系图。
（3）对比实验结果与理论计算得到的s2－h关系图线（图中已画出），自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率____________（填“小于”或“大于”）理论值。
（4）从s2－h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是________________________。
参考答案：（1）4Hh
（2）“略”
（3）小于
（4）摩擦阻力
本题解析：
本题难度：一般
4、实验题 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种，重锤从高处由静止开始落下，重锤从拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能定恒定律。
参考答案：（1）C，BD
（2）
（3）m，
本题解析：
本题难度：困难
5、填空题 在“验证机械能守恒定律“的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50赫．查得当地的重力加速度g=9.80米/秒2．测得所用的重物的质量为1.00千克．实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作0，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点．经测量知道A、B、C、D各点到0点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm．根据以上数据，可知：打C点时重物的速度为______m/s；重物由0点运动到C点，重力势能的减少量等于______焦，动能的增加量等于______焦（取3位有效数字）．
参考答案：利用匀变速直线运动的推论
vc=x46t46=xBDtBD=(0.8573-0.7018)m2×0.02S=3.89m/s
根据重力势能的定义式得：
重力势能减小量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.7776J=7.62 J．
动能的增加量△EK=Ekc-0=12mvC2=7.56 J
故答案为：3.89，7.62，7.56．
本题解析：
本题难度：一般