题目内容
3．如图甲所示，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已准备的器材有：打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还必需的器材有BD（选填选项前的字母）．
A．直流电源 B．交流电源 C．天平及砝码 D．刻度尺
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，如图乙所示（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=3.01 m/s（结果保留三位有效数字）．
③若已知当地重力加速度为g，代入图乙中所测的数据进行计算，并将$\frac{1}{2}$vE2与gh2进行比较（用图乙中所给字母表示），即可在误差范围内验证，从O点到E 点的过程中机械能是否守恒．
分析 ①根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定必需的器材．
②根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出E点的瞬时速度．
③根据重力势能的减小量等于动能的增加量，列出机械能守恒的表达式．
解答 解：①打点计时器的工作电源是交流电源，在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度．重锤的质量可以不测．故选：BD．
②E点的瞬时速度vE=$\frac{{x}_{DF}}{2T}$
DF=54.74-42.70=12.04cm=0.1204m；
代入解得：vE=3.01m/s；
③当重力势能的减小量mgh2与动能的增加量$\frac{1}{2}$vE2相等，则机械能守恒，即验证$\frac{1}{2}$vE2与gh2是否相等；
故答案为：①BD ②3.01 ③gh2
点评 本题考查验证机械能守恒定律的实验，解决本题的关键掌握实验的原理，会通过原理确定测量的物理量．以及掌握纸带的处理，会通过纸带求解瞬时速度，并能正确利用机械能守恒定律列式求解．
练习册系列答案
相关题目
14．
如图所示，电源中线圈自感系数为L，电容器电容为C．当电键K从1转到2后，经过多长时间线圈L中的磁场第一次达到最大强度？（ ）
如图所示，电源中线圈自感系数为L，电容器电容为C．当电键K从1转到2后，经过多长时间线圈L中的磁场第一次达到最大强度？（ ）| A． | $\frac{π}{4}$$\sqrt{LC}$ | B． | $\frac{π}{2}$$\sqrt{LC}$ | C． | $\frac{3π}{2}$$\sqrt{LC}$ | D． | π$\sqrt{LC}$ |
11．在LC回路中发生电磁振荡时，以下说法正确的是（ ）
| A． | 电容器的某一极板，从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期 | |
| B． | 当电容器放电完毕瞬间，回路中的电流为零 | |
| C． | 提高充电电压，极板上带更多的电荷时，能使振荡周期变大 | |
| D． | 要提高振荡频率，可减小电容器极板间的正对面积 |
如图（a）所示，单匝矩形金属线圈处在匀强磁场中，t=0时刻，磁场方向垂直于纸面向里，磁场发生如图（b）所示变化，在0到t1和t1到t2时间内流过线圈中的电流方向相同（“相同”或“相反”）；若t2=3t1，则在0到t1和t1到t2时间内线圈中产生的电动势E1与E2大小之比为2：1．
8．学习了法拉第电磁感应定律E∝$\frac{△ф}{△t}$后，为了定量验证感应电动势E与时间△t成反比，某小组同学设计了如图所示的一个实验装置：线圈和光电门传感器固定在水平光滑轨道上，强磁铁和挡光片固定在运动的小车上．每当小车在轨道上运动经过光电门时，光电门会记录下挡光片的挡光时间△t，同时触发接在线圈两端的电压传感器记录下在这段时间内线圈中产生的感应电动势E．利用小车末端的弹簧将小车以不同的速度从轨道的最右端弹出，就能得到一系列的感应电动势E和挡光时间△t．
在一次实验中得到的数据如下表：
（1）观察和分析该实验装置可看出，在实验中，每次测量的△t时间内，磁铁相对线圈运动的距离都相同（选填“相同”或“不同”），从而实现了控制通过线圈的磁通量的变化量不变；
（2）在得到上述表格中的数据之后，为了验证E与△t成反比，他们想出两种办法处理数据：第一种是计算法：算出感应电动势E和挡光时间△t的乘积，若该数据基本相等，则验证了E与△t成反比；第二种是作图法：在直角坐标系中作感应电动势E与挡光时间的倒数$\frac{1}{△t}$关系图线，若图线是基本过坐标原点的倾斜直线，则也可验证E与△t成反比．
在一次实验中得到的数据如下表：
| 次数 测量值 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| E/V | 0.116 | 0.136 | 0.170 | 0.191 | 0.215 | 0.277 | 0.292 | 0.329 |
| △t/×10-3s | 8.206 | 7.486 | 6.286 | 5.614 | 5.340 | 4.462 | 3.980 | 3.646 |
（2）在得到上述表格中的数据之后，为了验证E与△t成反比，他们想出两种办法处理数据：第一种是计算法：算出感应电动势E和挡光时间△t的乘积，若该数据基本相等，则验证了E与△t成反比；第二种是作图法：在直角坐标系中作感应电动势E与挡光时间的倒数$\frac{1}{△t}$关系图线，若图线是基本过坐标原点的倾斜直线，则也可验证E与△t成反比．
12．
一绝缘细线一端固定在光滑水平绝缘桌面上的O点，另一端系着一个带电小球．所在空间存在方向竖直向下的匀强磁场．突然使小球获得一定的速度，小球在桌面上绕O点做半径等于线长的匀速圆周运动，其俯视图如图所示．由于某种原因，绳子突然断开，关于小球在绳断开后的运动情况，下列说法正确的是（ ）
一绝缘细线一端固定在光滑水平绝缘桌面上的O点，另一端系着一个带电小球．所在空间存在方向竖直向下的匀强磁场．突然使小球获得一定的速度，小球在桌面上绕O点做半径等于线长的匀速圆周运动，其俯视图如图所示．由于某种原因，绳子突然断开，关于小球在绳断开后的运动情况，下列说法正确的是（ ）| A． | 小球可能不再做匀速圆周运动，做离心运动 | |
| B． | 小球做匀速圆周运动，圆周运动半径和周期可能都增大 | |
| C． | 小球做匀速圆周运动，圆周运动半径和周期可能都减小 | |
| D． | 小球做匀速圆周运动，圆周运动周期肯定不变 |
