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某同学利用下图装置来做“验证机械能守恒定律”实验 (1)现有器材:打点计时器、学...

某同学利用下图装置来做验证机械能守恒定律实验

(1)现有器材:打点计时器、学生电源、铁架台(包括铁夹)、纸带、附夹子的重锤、刻度尺、秒表、导线若干和开关,其中此实验不需要使用的器材是__________.

(2)打点计时器使用_________电源(填交流直流.

(3)使用打点计时器方法正确的是_________.

A.同时接通打点计时器的电源和释放重物

B.先接通打点计时器的电源再释放重物

C.先释放重物再接通打点计时器的电源

(4)若实验中所用重锤的质量m=0.3kg,打点计时器所用电源的频率为50Hz,正确操作得到的纸带如图乙所示,O点对应重锤开始下落的时刻,另选连续的三个计时点ABC作为测量的点,图中的数据分别为计数点ABC到起始点O的距离,取重力加速度g=9.8m/s2,则打点计时器在打B点时,重锤的速度大小是_______m/s,从初始位置O到打下计数点B的过程中,重锤的重力势能的减少量为____________J(结果都保留两位有效数字)

(5)在数据处理中,该同学发现物体重力势能的减少量ΔEp总是_________(选填大于”“等于小于)物体动能的增加量ΔEk,主要原因是 _________(填选项前的字母)

A.选用的重锤质量过大

B.没用天平称重物质量

C.空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力

 

秒表 交流 B 3.0 1.4 大于 C 【解析】 (1)此实验用打点计时器,则不需要使用秒表. (2)打点计时器使用交流电源. (3)使用打点计时器时,要先接通打点计时器的电源再释放重物,故选B. (4)B点的瞬时速度为:, 从初始位置O到打下计数点B的过程中,重锤的重力势能的减少量为:△Ep=mgh=0.3×9.8×0.470J≈1.4J. (5)实验中由于空气对重锤阻力和打点计时器对纸带的阻力影响,得出重力势能的减小量总是大于动能的增加量.故选C.  
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考点分析:
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利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时,需要测量重物由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度ν和下落高度h,某班同学利用实验得到的纸带设计了以下四种测量方案。

A.用刻度尺测出重物下落高度h,并测出下落时间t,通过计算出瞬时速度ν

B.用刻度尺测出重物下落的高度h,并通过计算出瞬时速度v

C.根据做匀变速直线运动时纸带时器纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,并通过计算出高度h

D.用刻度尺测出重物下落的高度图h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度ν

(1)以上方案中只有一种最合理,最合理的是_________。(填入上述方案相应的字母)

(2)要使该实验误差尽量小,下列注意点正确的是_________。(填入相应的字母)

A.使重物的质量越大越好,但悬挂时不能拉断纸带

B.选用电火花计时器比电磁打点计时器更好,可减小阻力的影响

C.测长度时保持纸带悬挂状态,刻度尺的读数更准确

D.纸带越长越好

 

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验证机械能守恒定律的实验中,要验证的是重物重力势能的减少量等于动能的增加量。以下步骤仅是实验中的一部分,在这些步骤中多余的或错误的有()

A.用天平称出重物的质量

B.把打点计时器固定到铁架台上,并用导线把它和交流电源连接起来

C.把纸带的一端固定到重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔,把重物提升到一定高度

D.用停表测出重物下落的时间

 

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如图所示的装置可用来验证机械能守恒定律,摆锤A拴在长为L的轻绳一端,轻绳另一端固定在O点,在A上放一个质量很小的小铁块,现将摆锤拉起,使绳与竖直方向成θ角,由静止开始释放摆锤,当其到达最低位置时,受到竖直挡板P的阻挡而停止运动,之后铁块将飞离摆锤做平抛运动.

(1)为了验证摆锤在运动过程中机械能守恒,必须求出摆锤在最低点的速度.为了求出这一速度,还应测量的物理量有__________

(2)用测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v__________

(3)用已知的和测得的物理量表示摆锤在运动过程中机械能守恒的关系式为______

 

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如图所示,用倾斜放置的气垫导轨验证机械能守恒定律。已知滑块和遮光条的总质量为m,遮光条的宽度为d,重力加速度为g。现将滑块由静止释放,两个光电门G1G2分别记录了遮光条通过光电门的时间t1t2,则滑块通过两个光电门过程中动能的增加量______,通过两个光电门过程中重力势能的减少量______(用图中所标符号表示)。若两者在实验误差允许范围内相等,则滑块在下滑过程中机械能守恒。若实验中滑块以初速度v0下滑,则上述方法______(选填不能)验证机械能守恒。

 

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在用落体法验证机械能守恒定律的实验中:

1)所用重物质量m10 kg,打点计时器所用电源频率为50 Hz,打下的纸带如图所示(图中的数据为从起始点O到该点的距离),则在打B点时,重物的速度vB________ m/s,重物的动能EkB________ J,从开始下落到打B点时,重物的重力势能减少量是________ Jg98 m/s2,结果保留两位有效数字).

2)根据纸带算出各点的速度v,量出下落距离h,则以v2为纵轴,以h为横轴,画出的图线应是下图中的___

 

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