时间:2017-08-09 09:02:50
1、实验题 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。
（1）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=____________mm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt=1.2×10-2 s，则滑块经过光电门时的瞬时速度____________m/s。（此空保留三位有效数字）在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、____________和____________（文字说明并用相应的字母表示）。
（2）本实验通过比较____________和____________在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒。
参考答案：（1）5.2，0433，滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离S，滑块的质量M
（2）mgs，
本题解析：
本题难度：困难
2、实验题 某同学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下落，分析得到的纸带，即可验证机械能守恒定律。
参考答案：（1）步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端；步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带；步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去
（2）大于；在重锤下落的过程中存在阻力作用
本题解析：
本题难度：一般
3、填空题 某同学在“验证机械能守恒定律”的实验中，用质量为0.50kg?的重物拖着纸带由静止开始下落，在下落过程中，打点计时器打出了一条纸带．在纸带上选取三个相邻的计数点A、B、C，相邻计数点间的时间间隔T=0.08s，O恰好为重物开始下落时记录的点，各计数点到O点的距离如图所示．当地的重力加速度g取9.80m/s2．计时器在从记录点O到记录点B的过程中，重物的重力势能减少量值为______，计时器记录点B时，重物的速率是______．（结果均保留三位有效数字）
参考答案：重物重力势能的减小量△Ep=mgh=0.50×9.8×0.3829J=1.88J．
B点的速率等于AC段的平均速度，则vB=xAC2T=0.6333-0.19550.16≈2.74m/s．
故答案为：1.88J，2.74m/s．
本题解析：
本题难度：一般
4、简答题 现要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图1所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨低端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A，B?两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度．用g表示重力加速度．完成下列填空和作图；
（1）若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为______．动能的增加量可表示为______．若在运动过程中机械能守恒，
| 1 t2 |
| 1 t2 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 s（m） 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 t（ms） 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43
1.48 1.95 2.41 2.92 3.39 |
| 1 t2 |
| 1 t2 |
参考答案：（1）滑块、遮光片下降重力势能减小，砝码上升重力势能增大．
所以滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量△EP=Mghds-mgs
光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度b很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
vB=bt
根据动能的定义式得出：
△Ek=12（m+M）vB2=12(m+M)b2t2
若在运动过程中机械能守恒，△Ek=△EP
1t2与s的关系式为1t2=2(hM-dm)g(M+m)db2s
（2）见图
运用数学知识求得斜率k=(3.39-1.48)×104s-2(1.4-0.6)m=2.40×104m-1?s-2
由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出1t2-s直线的斜率ko=2(hM-dm)g(M+m)db2
比较k与ko，若其差值在试验允许的范围内，则可认为此试验验证了机械能守恒定律．
故答案为：（1）Mghds-mgs，12(m+M)b2t2，1t2=2(hM-dm)g(M+m)db2s；
（2）如图，2.40
本题解析：
本题难度：一般
5、简答题 某同学利用验证机械能守恒定律的实验装置来测定当地的重力加速度，该同学在通过实验得到的纸带上选取6个点，每相邻两个点之间的时间间隔均为T，其中1、2、3点相邻，4、5、6点也相邻．3、4点之间还有几个不清楚的点．若测得1、3距离为s1，4、6之间的距离为s2，2、5之间的距离为s3．则第2点速度的表达式v=______，重力加速度的表达式是g=______．
参考答案：如图所示，
根据中间时刻速度公式v?t2=xt可得，第二点速度v=s?12T，同理第五点速度为v?5=s?22T，设第三点到第四点时间为△t，则其中间时刻速度为v?中=s?3△t，根据V=v?0+at可得
v?5=v+g（2T+△t），v?中=v+g（T+△t2），联立解得g=s22-s218s?3T2?．
故答案为s?12T，s22-s218s?3T2
本题解析：
本题难度：一般