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题目
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在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器所用电源频率为50Hz,当地重力加速度的值为9.80m/s2,测得所用重物的质量为1.00kg.若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图1所示(相邻计数点时间间隔为0.02s).按要求将下列问题补充完整.
(1)纸带的______(左、右)端与重物相连;
(2)打点计时器打下计数点B时,物体的速度vB=______m/s;
(3)从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是△Ep=______J,此过程中物体动能的增加量△Ek=______J;(计算结果保留两位有效数字)
(4)实验的结论是______.
(5)下面列举了该实验的几个操作步骤(示意图如图2):
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.测量纸带上打出的某些点之间的距离;
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横线上,并改正不恰当的步骤:
没有必要进行的步骤是:______
操作不恰当的步骤是______,改正为______
操作不恰当的步骤是______,改正为______.魔方格
答案
(1)物体做加速运动,由纸带可知,纸带上所打点之间的距离越来越大,这说明物体与纸带的左端相连.
(2)利用匀变速直线运动的推论
vB=
xAC
2T
=
0.0706-0.0314
0.04
=0.98m/s
(3)重物由B点运动到C点时,重物的重力势能的减少量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.0501 J=0.49J.
EkB=
1
2
mvB2=0.48J
(4)在实验误差范围内,重物的重力势能的减少量等于动能的增加量,所以在实验误差范围内,机械能守恒.
(5)B:将打点计时器应接到电源的“交流输出”上,故B错误.
C:因为我们是比较mgh、
1
2
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物下落,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错误.
故答案为:(1)左;(2)0.98;(3)0.49;0.48;(4)在实验误差范围内,机械能守恒;(5)C;B,应接在电源的交流输出端;D,应先接通电源,待打点稳定后再释放纸带.
核心考点
试题【在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器所用电源频率为50Hz,当地重力加速度的值为9.80m/s2,测得所用重物的质量为1.00kg.若按实验要求正确地选】;主要考察你对机械能守恒定律等知识点的理解。[详细]
举一反三
某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.弧形轨道末端水平,离地面的高度为H.将钢球从轨道的不同高度h处静止释放,钢球的落点距轨道末端的水平距离为x,实验数据见表格.
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h(10-1m) 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
x2(10-1m2 2.62 3.89 5.20 6.53 7.78
在“验证机械能守恒定律”的实验中,在实验数据处理中,要从几条打上点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近______ mm,并且点迹清晰的纸带进行测量.用质量 1.00kg的重锤自由下落,若选出纸带如图所示,相邻记数点之间的时间间隔为0.02s,长度单位是cm,g取9.8m/s2.则从点O到打下记数点B的过程中,动能的增加量______ J,机械能损失了______ J(保留3位有效数字).

魔方格
(1)甲、乙都是使用电磁打点计器验证机械能守恒定律的实验装置图.

魔方格

①较好的装置是______ (填“甲”或“乙”).
②打点汁时器必须接______(填“髙压”或“低压”)交流电源.
③丙图是采用较好的装置进行实验的,打点清晰,无漏点,如果发现第1、2两点之间的距离大约为4mm,这是因为实验时______;如果出现这种情况,则打第6点时重物的重力势能与动能的关系为______(选填序号):
A.mgl=
ms2
8T2
    B.mgl>
ms2
8T2
   C.mgl<
ms2
8T2

(2)用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r,器材有:电压表
魔方格
:0-3-15V;电流表
魔方格
:0-0.6-3A;变阻器R1(总电阻20Ω);以及电键S和导线若干.
①根据现有器材设计实验电路并连接电路实物图甲,要求滑动变阻器的滑动头在右端时,其使用的电阻值最大.

魔方格

②由实验测得的7组数据已在图乙的U-I图上标出,请你完成图线,并由图线求出E=______,r=______Ω(保留两位有效数字).
③下表为另一组同学测得的数据.可以发现电压表测得的数据变化很小,将影响实验结果的准确性,电压表读数变化很小的原因是:______.
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I/A0.120.200.310.410.500.62
U/V1.471.451.421.401.381.35
用落体法验证机械能守恒定律的实验中,
①运用公式
1
2
mv2=mgh
验证机械能守恒定律,所选择的纸带第l、2点间的距离应接近______mm.
②若实验中所用重锤的质量m=1kg,打点纸带如图所示,打点时间间隔为0.02s,图1中O为第一个点,测出A、B、C、D距O点的距离如图所示,则记录B点时,重锤的速度vB=______m/s,重锤的动能EK=______J,从开始下落起至B点重锤的重力势能的减小量是______J,由此可得出的结论是______.(g=10m/s2
魔方格

③根据纸带算出相关各点的速度v,量出下落的距离h,则以
v2
2
为纵轴、h为横轴画出的图象应是图2中的哪个.
“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行.
(1)比较这两种方案,______(选填“甲”或“乙”)方案好些,理由是______.

魔方格

魔方格

(2)如图丙是该实验中得到的一条纸带,测得每两个计数点间的距离如图中所示,已知每两个计数点之间的时间间隔T=0.1s.物体运动的加速度a=______;该纸带是采用______(选填“甲”或“乙”)实验方案得到的,简要写出判断依据______.
(3)如图丁所示是采用甲方案时得到的一条纸带,在计算图中N点速度时,几位同学分别用下列不同的方法进行,其中正确的是______
A.vN=gnT    B.vN=
xn+xn+1
2T
  C.vN=
dn+1+dn-1
2T
  D.vN=g(n-1)T.