时间:2017-08-07 15:50:51
1、简答题 利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中
（1）下面叙述正确的是______
A．应该用天平称出物体的质量
B．应该选用点迹清晰，特别是第一点没有拉成长条的纸带
C．操作时应在接通电源的同时放开纸带
D．打点计时器应接在电压为4～6V的直流电源上
（2）实验桌上有下列器材可供选用：铁架台、电磁打点计时器、复写纸、纸带、秒表、低压交流电源（带开关）、导线、天平、刻度尺．其中不必要的器材有______，缺少的器材有______．
参考答案：（1）A、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、应该选用点迹清晰，特别是第一点没有拉成长条的纸带，这样误差较小，故B正确；
C、C、操作时应先通电再释放纸带，故C错误，
D、电磁打点计时器应接在电压为4-6V交流电源，故D错误
故选B
（2）在该实验中，通过打点计时器来记录物体运动时间，不需要秒表，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；缺少带着纸带下落的重锤
故答案为：（1）B（2）天平，秒表；重锤
本题解析：
本题难度：简单
2、简答题 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，重锤上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，即可验证机械能守恒定律．
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
C．用天平测量出重锤的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的空行内．
答：______．
（2）实验中得到一条纸带，如图所示．根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为S0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，设重锤质量为m，则打点计时器打C点时重锤的动能为______，打点计时器在打O点和C点的这段时间内重锤的重力势能的减少量为______．利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a=______．
（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是______（填“大于”或“小于”）重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小，试用（2）中已知物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为F=______．
参考答案：（1）B、应将打点计时器接到电源的交流输出端上，故B操作不恰当；
C、因为我们是比较mgh、12 mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故C没有必要；
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锤下落，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操作不恰当；
故选BCD．
（2）利用匀变速直线运动的推论得：
vC=xAEtAE=(s1+s2)4f=(s1+s2)f4
EkC=12mvC2=m(s1+s2)?2f2?32
重力势能减小量△Ep=mgh=mg（s0+s1）
利用匀变速直线运动的推论△x=at2得：
a=△xt2=(s2-s1)f24
（3）由于纸带通过时受到较大的阻力和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．
重锤在下落的过程受重力mg和阻力f，根据牛顿第二定律得：
F合=mg-f=ma
f=mg-ma=mg-m(s2-s1)f24
故答案为：（1）BCD
（2）m(s1+s2)2f232，mg（s0+s1），(s2-s1)f24；
（3）大于，mg-m(s2-s1)f24．
本题解析：
本题难度：一般
3、简答题 某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验，实验装置如图所示，图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器．实验时测得小物体上宽度为d的挡光片通过A的挡光时间为t1，通过B的挡光时间为t2．为了证明小物体通过A、B时的机械能相等，还需要进行一些实验测量和列式证明．
①（单选）选出下列还需要的实验测量步骤______
A．用天平测出运动小物体的质量m
B．测出A、B两传感器之间的竖直距离h
C．测出小物体释放时离桌面的高度H
D．用秒表测出运动小物体通过A、B两传感器的时间△t
②若该同学用d和t的比值来反映小物体经过A、B光电门时的速度，并设想如果能满足______关系式，即能证明在自由落体过程中小物体的机械能是守恒的．
参考答案：①A、根据机械能守恒的表达式，可知不需要测量质量，A错误；
B、实验中需要测量从A到B过程中重力势能的减小量，因此需要测量AB之间的距离h，故B正确；
C、测出AB之间的距离h，不需要测量小物体释放时离桌面的高度H，故C错误；
D、根据机械能守恒定律的表达式，可知不需要测量小物体通过A、B两传感器的时间△t，故D错误．
故选B．
②本实验中利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故有：vA=dt1，vB=dt2
根据mgh=12mv2B-12mv2A
可得：(dt2)2-(dt1)2=2gh．
故答案为：(dt2)2-(dt1)2=2gh．
本题解析：
本题难度：一般
4、填空题 “用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，用光电门测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位置的动能，同时输入摆锤的高度（实验中A、B、C、D四点高度为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由计算机默认），求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究势能与动能转化时的规律．
（1））实验时，先把光电门传感器放在标尺盘最低端的D点，并将此作为______点．
（2）（多选题）若某位同学在实验时，将摆锤由A、B之间的某一位置静止释放，则测出摆锤在D点的速度可能值为______
A.1.78m/s?B.1.74m/s
C.1.70m/s?D.1.66m/s．
参考答案：（1）由于重锤的高度都是相对于D点的，因此选择D点为零势能点，将把光电门传感器放在标尺盘最低端的D点，测出重锤速度，可以进行机械能守恒的验证．
故答案为：零势能．
（2）若从A点下落时，有：mghA=12mv2A，解得：vA=
本题解析：
本题难度：一般
5、填空题 在“验证机械能守恒定律”的实验中采用重物自由下落的方法．
（1）某同学列举实验中用到的实验器材为：铁架台、打点计时器及复写纸片、纸带、秒表、低压交流电源、导线、重锤、天平，其中不必要的是______；缺少的是______．
（2）用公式
| mv2 2 |
| v2 2 |
参考答案：（1）其中不必要的器材是：秒表，通过打点计时器打出的点可以计算时间．
天平，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．
缺少的是刻度尺，我们需要刻度尺测量计数点间的距离．
（2）用公式mv22=mgh进行验证时，对纸带上起点的要求是初速度为零，所以所选纸带的第一、二两点间距应接近h=12gt212×10×0.022m=0.002m=2mm．
（3）利用v2-h图线处理数据，如果mgh=12mv2，那么12v2=gh，知12v2-h图线是过原点的倾斜直线，图线的斜率为重力加速度g．
故答案为：（1）秒表、天平；刻度尺（2）初速度为零；2mm（3）D；g
本题解析：
本题难度：一般