时间:2017-08-07 15:50:51
1、简答题 在用自由落体运动做探究外力做功与物体动能变化关系的实验中，用50Hz的打点计时器打出一条纸带，如图所示，O点为纸带中的一点，OA之间比较模糊，另选取的计数点为A、B、C、D（每相邻两点为一计数点），其各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，若重锤质量为m．
①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度vB=______m/s，重锤的动能EkB=______J．
②若已求得D点对应的速度为VD，测出重物下落的高度为hBD，则还应计算______与______大小是否相等（填字母表达式）．
参考答案：①由题可得：
vB=SACt=(125-31.4)×10-34×0.02=1.17m/s
EKB=12mv2=0.68m
故答案为：1.17，0.68m．
②根据机械能守恒可知，需要验证物体重力势能减小量：mghBD和动能的增加量：12mv2D-12mv2B是否相等．
故答案为：mghBD、12mv2D-12mv2B．
本题解析：
本题难度：一般
2、简答题 在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度g=9.80m/s2．那么：
（1）纸带的______端（选填“左”或“右”）与重物相连；
（2）根据图上所得的数据，从O点到B点，重物重力势能减少量△EP=______J，动能增加量△EK=______J；（结果取3位有效数字）
（3）实验的结论是______．
参考答案：①从纸带上可以看出0点为打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，所以应该先打出0点，而与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以纸带的左端应与重物相连．
②重力势能减小量△Ep=mgh=9.8×0.1920J=1.88 J．
利用匀变速直线运动的推论：vB=XACtAC=23.23-15.552×0.02×10-2=1.92m/s
?EkB=12mv2B=12×1.922J=1.84J．
③通过计算可知动能的增加量略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．所以可以得出结论：在误差范围内，重物下落过程中机械能守恒
故答案为：（1）左?（2）1.88；?1.84?（3）在误差范围内，重物下落过程中机械能守恒．
本题解析：
本题难度：一般
3、简答题 利用气垫导轨（摩擦可以忽略）验证系统机械能守恒定律，实验装置如图所示：
（1）实验步骤：
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于lm，将导轨调至水平；
②测量出挡光条的宽度l；
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s；
④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；
⑤从计算机上（图1中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t1和△t2；
⑥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．
（2）用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：
①当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1=______和Ek2=______．
②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△Ep=______（重力加速度为g）．
（3）如果△Ep______?（用EK1和EK2表示），则可认为验证了系统机械能守恒定律．
参考答案：（2）①由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
滑块通过光电门1速度v1=l△t1
滑块通过光电门2速度v2=l△t2
系统的总动能分别为Ek1=12（M+m）（l△t1）2和Ek2=12（M+m）（l△t1）2
②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△Ep=mgs
（3）如果满足关系式△Ep=Ek2-Ek1，即系统重力势能减小量等于动能增加量，则可认为验证了机械能守恒定律．
故答案为：（2）①12（M+m）（l△t1）2，12（M+m）（l△t1）2
②mgs
（3）=Ek2-Ek1，
本题解析：
本题难度：一般
4、选择题 下列运动过程中机械能守恒的是（ ）
A．跳伞运动员打开降落伞在竖直方向向下做匀速直线运动
B．悬点固定的单摆摆球获得一初速后在竖直平面内做圆周运动
C．摩天轮在竖直平面内匀速转动时，舱内的乘客做匀速圆周运动
D．带电小球仅在电场力作用下做加速运动
参考答案：B
本题解析：
本题难度：简单
5、填空题 某同学验证机械能守恒定律的实验步骤以及所测量的数据如下：
A．将打点（或电火花）计时器竖直安装在铁架台上
B．接通电源，再松开纸带，让重物自由下落
C．取下纸带，再换一条新纸带，重复以上实验步骤
D．将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器，用手提着纸带使重物静止
E．选取一条理想纸带（所选纸带如图所示），用刻度尺测出物体下落的高度OA、OB、OC、OD、OE（图中O点是计时器打出的第一点），并计算出相应的瞬时速度vA、vB、vC…
F．分别计算出mvn2/2与mghn，在误差允许范围内，看是否相等
请完成下列问题：
（1）上述实验步骤合理的顺序是______．
（2）质量为1kg的重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能EP为______；重锤下落到打B点时，增加的动能EK为______．
（3）通过计算，数值上△Ep______△Ek（填“略大于”“略小于”“等于”），这是因为______．
参考答案：（1）在明确实验原理的前提下，先安装实验器材，然后再进行实验，故具体步骤为：A、D、B、C、E、F．
答案为：A、D、B、C、E、F．
（2）重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能EP：mgh=1.91J．
重物在B点的速度为：vB=SAC2×0.02=1.94m/s
增加的动能为：EK=12mv2B=1.88J
故答案为：1.91J，1.88J．
（3）由于重物下落过程中存在空气阻力，重物克服阻力做功消耗能量，因此△Ep 略大于△Ek．
故答案为：略大于，重锤下落过程中有阻力做负功，重锤的重力势能有少量损失．
本题解析：
本题难度：简单