时间:2017-08-07 15:50:51
1、简答题 某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图（a）所示．向左推小球，使弹黄压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面．通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．
回答下列问题：
（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等．已知重力加速度大小为g．为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的______（填正确答案标号）．
A．小球的质量m?B．小球抛出点到落地点的水平距离s
C．桌面到地面的高度h?D．弹簧的压缩量△x
E．弹簧原长l0
（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek=______．
（3）图（b）中的直线是实验测量得到的s-△x图线．从理论上可推出，如果h不变，m增加，s-△x图线的斜率会______（填“增大”、“减小”或“不变”）；如果m不变，h增加，s-△x图线的斜率会______（填“增大”、“减小”或“不变”）．由图（b）?中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与△x的______次方成正比．
参考答案：解（1）由平抛规律可知，由水平距离和下落高度即可求出平抛时的初速度，进而可求出物体动能，所以本实验至少需要测量小球的质量m、小球抛出点到落地点的水平距离s、桌面到地面的高度h，故选ABC．
（2）由平抛规律应有h=12gt2?，s=vt，又E?k=12mv2?，联立可得E?k=mgs2?4h
（3）若取弹簧原长为零势面，则弹簧的弹性势能可表示为E?p=12k△x2?，由E?p=E?k可得s=
本题解析：
本题难度：一般
2、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）选出下列必要的实验测量步骤：______
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．
（3）该同学的实验设计可能会引起明显误差的地方是（请写出一种）：______．
参考答案：（1）A、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．
（1）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：v1=dt1，v2=dt2．
根据机械能守恒有：mgh=12mv22-12mv21，即(dt2)2-(dt1)2=2gh．
故答案为：(dt2)2-(dt1)2=2gh．
（3）本实验的误差有数据测量导致的，还有就是在该实验中用平均速度代替瞬时速度，因此若物体挡光的宽度d太大，将导致瞬时速度的测量不准确，当然还有其他因素导致的误差等．
古答案为：物体挡光的宽度d不能太大或h的测量不准（其它说法正确也可）
本题解析：
本题难度：一般
3、简答题 用如图1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下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对图中纸带上的点痕进行测量．
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”上
C．用天平测出重锤的质量；
D．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带
E．测量纸带上某些点间的距离；
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
其中没有必要进行的步骤是______，操作不当的步骤是______．
②利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度．如图2所示是打出的一条纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图2所示．使用电流的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a=______．（用x1、x2、x3、x4及f表示）
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大于重锤增加的动能，其主要原因是重锤和纸带下落过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小，若已知当地重力加速度为g，还需要测量的物理量是______．
参考答案：①B：将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误，操作不当．
C：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C没有必要．
故答案为：C，B．
②由题意可知，各个点之间的时间间隔为T=1f，五段位移可以将第一段位移舍掉，由逐差法得：
a=(x4+x3-x1-x2)f24．
故答案为：a=(x4+x3-x1-x2)f24．
③根据牛顿第二定律有：mg-f=ma，因此只有知道重锤的质量m，即可求出阻力大小．
故答案为：重锤的质量m．
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、选择题 不定项选择
在验证重锤自由下落过程时机械能守恒的实验中，下列说法正确的是（ ? ）
A．应用天平称出物体的质量
B．选用重物时，重的比轻的好（若体积相同）
C．操作时应先接电源后放纸带
D．必须用停表测出重物下落的时间
参考答案：BC
本题解析：
本题难度：一般