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题目
题型:不详难度:来源:
图甲是“利用自由落体运动验证机械能守恒”的实验装置.让质量为m的重物自由下落,打出一条较为理想的纸带,O为打点计时器在纸带上打出的第一个点,选取纸带上连续打出的五个点A、B、C、D、E,并测量出OA间的距离为s1,AC间的距离为s2,CE间的距离为s3,如图乙所示.已知打点计时器使用的交流电频率为f,请你回答:(当地重力加速度g)
魔方格

(1)在固定打点计时器时,应将其平面处于______ 平面内.
(2)手持纸带保持竖直方向,使重物静止在靠近打点计时器的地方.接着要完成的是“A、放开纸带”和“B、接通电源”,这两个环节首先应该完成______(填字母).
(3)与重物相连接的是图乙中纸带的______端(选填“左”或“右”),打点计时器从打A点到打E点,重物运动的时间为______.
(4)打点计时器从打第一个点O点到打C点的过程中,重物的重力势能的减少量为△Ep=______计时器在打O点和C点的这段时间内,重物的动能增加量为△Ek=______.本实验误差的主要来源有______,______(试举出两条).
答案
(1)若打点计时器没有固定在竖直平面内,物体不可能做自由落体运动,在不能用此装置验证机械能守恒.
故答案为:竖直.
(2)开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放重物,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.故选B.
故答案为:B.
(3)物体做加速运动,纸带上的点从左到右间距越来越大,因此重物相连接的是图乙中纸带的左端,打点周期为
1
f
,因此从打A点到打E点,重物运动的时间为
4
f

故答案为:左;
4
f

(4)根据重力势能的定义式得:
重力势能减小量:△Ep=mgh=mg(s1+s2
利用匀变速直线运动的推论得C点的速度为:
vC=
(s2+s3)
4T
=
f(s2+s3)
4

EK=
1
2
m
v2C
=
m(s2+s3)2f2
32

实验误差的主要来源有:纸带与打点计时器之间有摩擦;测量间隔距离有误差;重物下落受到空气阻力交流电频率波动,长度测量,数据处理方法等.
故答案为:mg(s1+s2);
m(s2+s3)2f2
32
;空气阻力,交流电频率波动.
核心考点
试题【图甲是“利用自由落体运动验证机械能守恒”的实验装置.让质量为m的重物自由下落,打出一条较为理想的纸带,O为打点计时器在纸带上打出的第一个点,选取纸带上连续打出的】;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
为探究物体在下落过程中机械能是否守恒,某同学采用实验装置如图甲所示.
(1)其设计方案如下:让质量为m的立方体小铁块从开始端自由下落,开始端至光电门的高度差为h,则此过程中小铁块重力势能的减少量为______;测出小铁块通过光电门时的速度v,则此过程中小铁块动能增加量为______;比较这两个量之间的关系就可得出此过程中机械能是否守恒.(已知当地重力加速度大小为g)
(2)具体操作步骤如下:
A.用天平测定小铁块的质量m;
B.用游标卡尺测出立方体小铁块的边长d;
C.用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离h(h>>d);
D.电磁铁先通电(电源未画出),让小铁块吸在开始端;
E.断开电源,让小铁块自由下落;
F.计时装置记录小铁块经过光电门所用时间为t,计算出相应速度v;
G.改变光电门的位置,重复C、D、E、F等步骤,得到七组(hi,vi2)数据;
H.将七组数据在v2-h坐标系中找到对应的坐标点,拟合得到如图乙所示直线.
上述操作中有一步骤可以省略,你认为是______(填步骤前的字母);计算小铁块经过光电门的速度表达式v=______.
(3)若v2-h图线满足条件______,则可判断小铁块在下落过程中机械能守恒.魔方格
题型:苏州二模难度:| 查看答案
如图所示,是用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验.图(甲)中a、b分别是光电门的激光发射和接收装置.图(乙)中在滑块上安装一遮光板,把滑块放在水平气垫导轨上,并通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连.测得滑块(含遮光板)质量为M、钩码质量为m、遮光板宽度为d、当地的重力加速度为g.将滑块在图示位置释放后,光电计时器记录下遮光板先后通过两个光电门的时间分别为△t1、△t2
(1)实验中还需要测量的物理量是______(在以后的表达中统一用字母A表示该量).
(2)本实验中验证机械能守恒的表达式为:
1
2
(m+M)(
d
t2
)2
=______(用题目中给定的字母表示).
(3)若气垫导轨的左侧高,测得系统的动能增加量______钩码的重力势能减少量.(填“>”、“=”或“<”)

魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
某同学利用如图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s.

魔方格

(1)若轨道完全光滑,s2与h的理论关系应满足s2=______(用H、h表示).
(2)该同学经实验测量得到一组数据,如下表所示:
题型:江苏难度:| 查看答案
题型:不详难度:| 查看答案
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h(10-1m)2.003.004.005.006.00
s2 (10-1m22.623.895.206.537.78
“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,______(填“甲”或“乙”)方案好些.
魔方格

(2)如图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,已知相邻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______(填“甲”或“乙”)实验方案得到的.
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,能输出电压为6V的交流电和直流电.重锤从高处由静止开始下落,打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点,对纸带上某些点的点间距离进行测量,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.先释放悬挂纸带的夹子,后接通电源开关,打出一条纸带;
E.测量纸带上某些点的点间距离;
F.根据测量的结果,计算重锤下落过程中重力势能的减少量是否等于动能的增加量.
没有必要或者操作不当的步骤是______.(填选项对应的字母)
(2)在上述验证机械能守恒定律的实验中发现:
重锤重力势能的减小量总是______ (填“大于”、“小于”、或“等于”)重锤动能的增加量,其原因主要是______.魔方格