题目内容

12．在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在电压为 6V频率为50Hz的交流电源上，自由下落的重物质量为1kg，一条理想的纸带，数据如图1所示，单位是cm，g取9.8m/s2，O、A之间有几个计数点没画出．
（1）从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减少量△EP=0.49J，此过程中物体动能的增量△EK= 0.48J．（小数点后保留两位）

（2）（单选）在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中，需要通过计算得到的有D
A．重锤的质量B．重力加速度
C．重锤下落的高度D．与重锤下落高度对应的重锤的即时速度
（3）（单选）在利用重锤自由落下验证机械能守恒定律的实验中，根据纸带算出相关的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴，画出的图象应是图2中的C．

分析 （1）根据下落的高度可明确重力势能的改变量，根据平均速度公式可求得B点的瞬时速度，从而求出动能的改变量；
（2）根据实验原理进行分析，从而明确实验中需要的数据，明确哪些数据是直接得出的，哪些数据需要计算得出；
（3）根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．根据$\frac{{v}^{2}}{2}$-h的表达式，从数学的角度分析图象．

解答 解：（1）从打下点A到打下点B的过程中重力势能的减少量△Ep=mghAB=1×9.8×5.01×10-2J=0.49J．
B点的速度等于中间时刻的瞬时速度，故vB=$\frac{7.06-3.14}{2×0.02}×1{0}^{-2}$=0.98m/s； 则动能EK=$\frac{1}{2}$mvB2=$\frac{1}{2}×1×（0.98）^{2}$=0.48J；
（2）A、在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要验证的方程是：mgh=$\frac{1}{2}$mv2，直接测量的有：用刻度尺测量重锤下落的高度，重锤的质量可以测量也可以不测量．重力加速度是当地的重力加速度，经查表得到．故ABC错误．
D、根据匀变速运动的推论，通过计算可求得与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度．故D正确；
（3）物体自由下落过程中，由机械能守恒可以得出：
  mgh=$\frac{1}{2}$mv2，即$\frac{1}{2}$v2=gh
所以以$\frac{1}{2}$v2为纵轴，以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线，也就是图中的C．
故选：C．
故答案为：（1）0.49；0.48；（2）D；（3）C．

点评 本题关键从实验原理出发，分析纸带的选择，数据处理，并能得出结论．利用图象问题结合数学知识处理物理数据是实验研究常用的方法．我们更多的研究直线图形，找出其直线的斜率和截距．

练习册系列答案
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19．A、B两个物体在同一直线上做匀变速直线运动，它们的速度图象如图所示，则（　　）
A．A、B两物体运动方向相同B．0-4s内A、B两物体的位移相同
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20．风洞实验室可产生水平方向大小可调节的风力．实验室中有两个质量不等的球A、B，用一轻质绳连接．把A球套在水平细杆上如图所示，对B球施加水平风力作用，使A球与B球一起向右匀加速运动．若把A、B两球位置互换，重复实验，让两球仍一起向右做匀加速运动，已知两次实验过程中球的加速度相同，A、B两球与细杆的动摩擦因数相同．则两次运动过程中，下列物理量一定不变的是（　　）
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17．如图所示是某物体运动的v-t图象，由图象可知（　　）
A．在2s内物体做往复运动B．2s内物体的位移为零
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7．为了测定滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ，某同学设计了如图所示的实验装置，其中光滑的圆弧形滑槽末端与桌面相切．第一次实验时，滑槽固定于桌面右端，末端与桌子右端M对齐，滑块从滑槽顶端由静止释放，落在水平面的P点；第二次实验时，滑槽固定于桌面左侧，测出末端N与桌子右端M的距离为L，滑块从滑槽顶端由静止释放，落在水平面的Q点，已知重力加速度为g，不计空气阻力．
（1）实验还需要测出的物理量是（用代号表示）．
A．滑槽的高度 h
B．桌子的高度 H
C．O点到P点的距离d1
D．O点到Q点的距离d2
E．滑块的质量 m
（2）写出动摩擦因数μ的表达式是 μ=$\frac{{d}_{1}^{2}{-d}_{2}^{2}}{4HL}$． 
（3）如果第二次实验时，滑块没有滑出桌面，测得滑行距离为 X．则动摩擦因数可表示为μ=$\frac{{d}_{1}^{2}}{3Hx}$．
17．如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、夭平．回答下列问题：
（1）为完成此实验，除了所给的器材外，还需要的器材有AD（填入正确选项前的字母）
A．刻度尺　 B．秒表　   C．低压直流电源        D．低压交流电源
（2）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材；
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，再更换纸带重复多次；
E．选择一条合适的纸带，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，操作不当的步骤是B，非必需的步骤是C．
（3）如果以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数椐绘出的v2-h图象，该图象是过原点的倾斜直线．
4．验证机械能守恒定律的实验采用重物自由下落的方法：若实验中所用重锤质量m=1kg，打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重锤的速度vB=0.59m/s（结果保留到小数点后两位）从开始下落起至B点，重锤的重力势能减少量是0.176J．（结果保留三位有效数字）
1．如图所示，质量和身高完全相同的两人穿同样的鞋在同一水平地面上进行顶牛比赛，企图迫使对方后退．设甲、乙两人对杆的推力分别为F1、F2．甲、乙两人身体因前倾而偏离竖直方向的夹角分别为α1、α2．已知倾角越大，该人手和杆的端点位置越低，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力．乙获胜，则（　　）
A．F1=F2，α1＞α2B．F1=F2，α1＜α2C．F1＞F2，α1=α2D．F1＞F2，α1＞α2
2．关于电场与磁场，下列说法正确的有（　　）
A．检验电荷在空间某处没有受到电场力，该处的电场强度一定为零
B．检验电荷在空间某处电势能为零，该处的电场强度一定为零
C．一小段通电导线在空间某处没有受到磁场力，该处的磁感应强度一定为零
D．一个线框在空间某处的磁通量为零，该处的磁感应强度一定为零

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