时间:2017-08-07 14:57:53
1、简答题 为探究物体在下落过程中机械能是否守恒，某同学采用实验装置如图甲所示．
（1）其设计方案如下：让质量为m的立方体小铁块从开始端自由下落，开始端至光电门的高度差为h，则此过程中小铁块重力势能的减少量为______；测出小铁块通过光电门时的速度v，则此过程中小铁块动能增加量为______；比较这两个量之间的关系就可得出此过程中机械能是否守恒．（已知当地重力加速度大小为g）
（2）具体操作步骤如下：
A．用天平测定小铁块的质量m；
B．用游标卡尺测出立方体小铁块的边长d；
C．用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离h（h＞＞d）；
D．电磁铁先通电（电源未画出），让小铁块吸在开始端；
E．断开电源，让小铁块自由下落；
F．计时装置记录小铁块经过光电门所用时间为t，计算出相应速度v；
G．改变光电门的位置，重复C、D、E、F等步骤，得到七组（hi，vi2）数据；
H．将七组数据在v2-h坐标系中找到对应的坐标点，拟合得到如图乙所示直线．
上述操作中有一步骤可以省略，你认为是______（填步骤前的字母）；计算小铁块经过光电门的速度表达式v=______．
（3）若v2-h图线满足条件______，则可判断小铁块在下落过程中机械能守恒．
参考答案：（1）重力势能减小量△Ep=mgh
由于静止释放重物
所以小铁块动能增加量为12mv2．
（2）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没有必要
因为光电门的宽度d很小，所以物块经过光电门的速度可以表示为dt．
（3）利用v2-h图线处理数据，如果mgh=12mv2那么v2-h图线的斜率就等于2g．
所以若v2-h图线满足条件计算出直线斜率的值与2g的比较，在误差允许的范围内二者相等，则可判断小铁块在下落过程中机械能守恒．
故答案为：（1）mgh，12mv2．
（2）A，dt
（3）计算出直线斜率的值与2g的比较，在误差允许的范围内二者相等
本题解析：
本题难度：一般
2、选择题 如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．关于这一实验，下列说法中正确的是（ ? ）
A．打点计时器应接直流电源
B．应先释放纸带，后接通电源打点
C．需使用秒表测出重物下落的时间
D．测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度
参考答案：D
本题解析：
本题难度：简单
3、实验题 图为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、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题： 
（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_______________；（填入正确选项前的字母）
A.米尺
B.秒表
C.0-12 V的直流电源
D.0-12 V的交流电源
（2）实验中误差产生的原因有______________________________。（写出两个原因）
参考答案：（1）AD
（2）纸带和打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误
本题解析：
本题难度：一般
4、实验题 如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞m2，现要利用此装置验证机械能守恒定律。
（1）若选定物块A从静止开始下落的过程中进行测量，则需要测量的物理量有_________。
①物块的质量m1、m2；
②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；
③物块B下落的距离及下落这段距离所用的时间；
④绳子的长度。
（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：
①绳的质量要轻；
②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；
③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；
④两个物块的质量之差要尽可能小。
以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_________。
（3）写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：______________________________________________________________________________。
参考答案：（1）①②或①③
（2）①③
（3）对同一高度进行多次测量取平均值；或选取受力后相对伸长量尽量小的绳（个人补充：尽量减小滑轮的质量、对滑轮转动轴进行润滑、选择质量相对较大的物块A、B）
本题解析：
本题难度：一般
5、简答题 （1）如图所示的装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成．光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，另用天平测出滑块和沙桶的质量分别为M和m．下面说法正确的是______（选填字母代号）．
A．用该装置可以测出滑块的加速度
B．用该装置验证牛顿第二定律，要保证拉力近似等于沙桶的重力，必须满足m＜M
C．可以用该装置验证机械能守恒定律，但必须满足m＜M
D．用该装置可以验证动能定理
（2）在验证力的平行四边形定则实验中，如图甲、乙所示，某同学分别用弹簧秤将橡皮条的结点拉到同一位置O，记下甲图中弹簧秤的拉力：F1=2.0N、F2=2.6N；乙图中弹簧秤的拉力：F′=3.6N，力的方向分别用虚线OB、OC和OD表示．请你按图中的比例尺，在丙图中作出F1、F2?的合力与F′的图示．
参考答案：（1）A、光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，运用匀变速直线运动的公式v2-v20=2ax可以求解加速度，故A正确；
B、设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：
F=Ma? ①
对砂桶和砂有：mg-F=ma? ②
F=mgMM+m=mg1+mM，由此可知当M＞＞m时，砂和砂桶的重力等于绳子的拉力，故B正确；
C、该装置中滑块所受的合力不是重力，所以机械能不守恒，不可以用该装置验证机械能守恒定律，故C错误；
D、用该装置光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，满足M≥m，滑块的合力就近似等于沙桶的重力，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，这样就可以求出拉力做功，可以验证动能定理，故D正确．
故选ABD
（2）根据平行四边形定则得出合力与F′的图示如下所示：
本题解析：
本题难度：一般