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题型:实验探究题 题类:常考题 难易度:普通

四川省成都外国语学校2016-2017学年高一下学期物理期末考试试卷

在用落体法“验证机械能守恒定律”实验时,某同学按照正确的步骤操作(如图1),并选得一条如图2所示的纸带.其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点,该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图2中(单位cm),重锤质量为0.5kg,重力加速度g=9.80m/s2

(1)、

根据图2中的数据,可知重物由O点运动到B点,重力势能减少量△Ep=J,动能的增加量△Ek=J.(计算结果保留3位有效数字)

(2)、重力势能的减少量△Ep往往大于动能的增加量△Ek , 这是因为

(3)、他进一步分析,发现本实验存在较大误差,为此设计出用如图3所示的实验装置来验证机械能守恒定律.通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落,下落过程中经过光电门B时,通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t,用毫米刻度尺测出AB之间的距离h,用精密仪器测得小铁球的直径d.重力加速度为g.实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束.题中所给的d、t、h、g应满足关系式,方可验证机械能守恒定律.

(4)、比较两个方案,改进后的方案相比原方案的优点是:

举一反三
为验证机械能守恒,某同学完成实验如下:该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的频率为50Hz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,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.

①他进行了下面几个操作步骤:

A.按照图a示安装器件;

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{#blank#}1{#/blank#},操作不当的步骤是{#blank#}2{#/blank#}.

②设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g.图b是实验得到的一条纸带,A、B、C、D、E为相邻的连续点.根据测得的s1、s2、s3、s4写出重物由B点到D点势能减少量的表达式{#blank#}3{#/blank#},动能增量的表达式{#blank#}4{#/blank#}.由于重锤下落时要克服阻力做功,所以该实验的动能增量总是{#blank#}5{#/blank#}(填“大于”、“等于”或“小于”)重力势能的减小量.

③该同学根据纸带算出各点的速度v,量出下落距离h,并以 纵轴、以h为横轴画出图象,应是图中的{#blank#}6{#/blank#}.

如图所示,将打点计时器固定在铁架台上,用重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可“验证机械能守恒定律”。

①除打点计时器(含纸带、复写纸)、交流电源、铁架台、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的还有{#blank#}1{#/blank#}。(选填器材前的字母)

A.大小合适的铁质重锤

B.体积较大的木质重锤

C.刻度尺

D.游标卡尺

E.秒表

② 安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图15所示(其中一段纸带图中未画出)。图中O点为打出的起始点,且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点。其中测出D、E、F点距起始点O的距离如图所示。已知打点计时器打点周期为T=0.02s。由此可计算出物体下落到E点时的瞬时速度vE ={#blank#}2{#/blank#} m/s。(结果保留三位有效数字)

③实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量,关于此误差,下列说法中正确的是{#blank#}3{#/blank#}。

A.该误差属于偶然误差

B.该误差属于系统误差

C.可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差

D.可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差

④某同学在纸带上选取计数点后,测量它们到起始点O的距离h,并计算出打相应计数点时重锤的速度v,通过描绘v2-h图像去研究机械能是否守恒。若实验中重锤所受阻力不可忽略,且阻力大小保持不变,从理论上分析,合理的v2-h图像是下图中的哪一个{#blank#}4{#/blank#}。(填选填图下对应的字母)

A. B.

C. D.

⑤若不考虑地球的自转,地表附近的物体所受的重力等于其所受的引力。地表附近重力加速度为g。已知若以无穷远处为引力势能零点,距离为r的两个质点M、m之间的引力势能为 ,这一结论可以适用于匀质球体与其外质点,此时r为球心与质点之间的距离。请论证:本实验中的重锤在下落高度为h的过程中,可以认为重锤的重力势能减少量等于其(与地球共有的)引力势能的减少量。{#blank#}5{#/blank#}

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