题目内容

10．在验证机械能守恒定律的实验中，所用电源的频率f=50Hz，某次实验选择一条较理想纸带，某同学用毫米刻度尺测量起始点O依次到A、B、C、D、E、F各点的距离分别记作x1，x2，x3，x4，x5，x6，并记录在表中．
符号x1x2x3x4x5x6
数值（×10-2m）0.190.761.713.064.786.86
（1）在实验过程中需要用工具进行直接测量的是C
A．重锤的质量    B．重力加速度    C．重锤下降的高度      D．重锤的瞬时速度
（2）该同学用重锤在OE段的运动来验证机械能守恒定律．已知重锤的质量为1kg，当地的重力加速度g=9.80m/s2．则此过程中重锤重力势能的减少量为0.468J，而动能的增加量为0.451J．（结果均保留3位有效数字）
（3）另一位同学根据这一条纸带来计算重锤下落过程中的加速度a，为了充分利用记录数据，尽可能减小实验操作和测量过程中的误差，他的计算式应为a=$\frac{{x}_{6}-2{x}_{3}}{9}{f}^{2}$，代入数据，求得a=9.56 m/s2（结果保留3位有效数字）．因此，不能（填“能”或“不能”）用v=gt求重锤在E点处的速度．

分析 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
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Q点的速度，从而求出动能的增加量，根据下降的距离求出重力势能的减小量．
根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出E点速度的大小；利用逐差法△x=aT2，可求出加速度的大小．

解答 解：（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，直接测量的有：用刻度尺测量重锤下落的高度，重物的质量可以测量也可以不测量．重力加速度与实验无关．通过计算得到的有与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度．
选故：C．
（2）根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，故有：
vE=$\frac{{x}_{6}-{x}_{4}}{2T}$=$\frac{6.86-3.06}{2×0.02}×1{0}^{-2}$ m/s=0.95m/s
依据动能表达式，△EK=$\frac{1}{2}$mvE2=$\frac{1}{2}×1×0.9{5}^{2}$=0.451J
重锤重力势能的减少量等于重力做功，因此有：
△Ep=mgh=1×9.8×4.78×10 -2=0.468J
（3）在匀变速直线运动中，连续相当时间内的位移差为常数，即△x=aT2，
由于充分利用记录数据，减小误差，用逐差法来计算加速度，则a=$\frac{{x}_{6}-{x}_{3}-{x}_{3}}{9{T}^{2}}$=$\frac{{x}_{6}-2{x}_{3}}{9}{f}^{2}$
代入数据，解得：a=$\frac{6.86-2×1.71}{9}×1{0}^{-2}×5{0}^{2}$  m/s2=9.56 m/s2
不用v=gt求重锤在E点处的速度，否则起不到实验验证机械能守恒的作用，
故答案为：（1）C；（2）0.468；  0.451；（3）$\frac{{x}_{6}-2{x}_{3}}{9}{f}^{2}$，9.56；不能．

点评 本题考查了“探究匀变速直线运动”的实验过程，关键明确实验过程中的注意事项即纸带的选取原则，以及利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力．

练习册系列答案
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18．如图所示，质量为m的物块从倾角为θ的光滑斜面的最低端以速度υ0冲上斜面，重力加速度为g，在上升过程中物体的加速度（　　）
A．大小等于gsinθ，方向沿斜面向上B．大小等于gsinθ，方向沿斜面向下
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1．2013年6月20日，我国第一位“太空教师”王亚平老师在运行的天宫一号内给中小学生上了一堂物理课，做了如图的演示实验，当小球在最低点时给其一初速度，小球能在竖直平面内绕定点O做匀速圆周运动．若把此装置带回地球表面，仍在最低点小球相同的初速度，则（　　）
A．小球仍能在竖直平面内做匀速圆周运动
B．小球不可能在竖直平面内做匀速圆周运动
C．小球可能在竖直平面内做完整的圆周运动
D．小球一定能在竖直平面内做完整的圆周运动
18．如图所示，匀强磁场中有一个单匝的矩形线圈，此时线圈中磁通量为0.04Wb，现从图示位置转到与磁场垂直时，线圈中的磁通量为0.24Wb，问：
（1）若这个过程中用时0.5s，则线圈中的感应电动势E的大小．
（2）若换成50匝矩形线圈，线圈面积与单匝线圈相同，仍从图示位置转到与磁场垂直，用时0.1s，则线圈中的感应电动势E的大小．
5．2016年发生了多起手机爆炸事故，主要原因是手机电池周边没有空隙，使用时发热膨胀导致爆炸．如果某电池的内阻为1.0Ω，以0.1A的电流持续工作1h，则此过程中，电池消耗的功率为0.01W，产生的热量为36J．
15．“雪龙号”南极考察船在由我国驶向南极的过程中，经过赤道时测得某物体的重力是G1，在南极附近测得该物体的重力是G2，已知地球的自转周期为T，引力常量为G，假设地球可视为质量分布均匀的球体，由此可求得（　　）
A．地球的密度为$\frac{3π{G}_{1}}{G{T}^{2}（{G}_{2}-{G}_{1}）}$
B．地球的密度为$\frac{3π{G}_{2}}{G{T}^{2}（{G}_{2}-{G}_{1}）}$
C．当地球的自转周期为$\sqrt{\frac{{G}_{2}-{G}_{1}}{{G}_{2}}}$T时，放在地球赤道地面上的物体不再对地面有压力
D．当地球的自转周期为$\sqrt{\frac{{G}_{2}-{G}_{1}}{{G}_{1}}}$T时，放在地球赤道地面上的物体不再对地面有压力
2．如图所示，某同学做“验证机械能守恒定律”实验的装置．在正确操作下得到的纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC，设重物质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T．

（1）为了验证重物从O点到打B点过程中的机械能是否守恒，需要计算重物势能的减少量△Ep=mghB，动能的增加量△Ek=$\frac{1}{2}$m（$\frac{{h}_{C}-{h}_{A}}{2T}$ ）2（用题中所给字母表示）．
（2）实验结果显示，重物重力势能的减少量总略大于动能的增加量，其主要原因是D．
A．重物的密度过大
B．电源的电压偏低
C．没有采用多次实验取平均值
D．存在空气阻力和纸带与限位孔之间摩擦阻力．
19．下列说法正确的是（　　）
A．国际单位制中力学中的三个基本物理量的单位是m、kg、m/s
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20．下列说法中正确的是（　　）
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