题目内容

（9分）在验证机械能守恒的实验中，所用电源的频率为50 Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点位置对应刻度尺上的读数如图所示（图中O是打点计时器打的第一个点，A、B、C、D、E分别是以每打两个点的时间作为计时单位取的计数点）。查得当地的重力加速度g =" 9.80" m/s2。根据纸带求：

（1）若重锤质量为m，则重锤从起始下落至B时，减少的重力势能为多少？
（2）重锤下落到B时，动能为多大？
（3）从（1）、（2）的数据可得什么结论？
（1）|△Ep| =" 1.91m" J； (3分)
（2）Ek =" 1.88m" J；  (3分)
（3）在实验误差允许的范围内，重锤重力势能的减少等于其动能的增加，机械能守恒。  (3分)

试题分析：（1）OB="195.0" mm=195.0×10-3 m，则重锤从起始下落至B时，减少的重力势能为|△Ep| ="|mgh|" =" 1.91m" J；
（2）B点的速度m/s，重锤下落到B时，动能为J。
（3）1.91m J近似等于1.88m J，因此，在实验误差允许的范围内，机械能守恒。
练习册系列答案
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某同学用单摆测重力加速度，
①他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示，这样做的目的是_______（填字母代号）

A.保证摆动过程中摆长不变
B.可使周期测量得更加准确
C.需要改变摆长时便于调节
D.保证摆球在同一竖直平面内摆动
②他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=_________m，再用游标卡尺测量摆球直径D=________m，再测定了40次全振动的时间t=_________s，则单摆摆长l=_________m，重力加速度g=__________m/s2。
 
③如果测得的g值偏小，可能的原因是_______（填写代号）。
A.测摆长时，忘记了摆球的半径
B.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C.开始计时时，秒表过早按下
D.实验中误将39次全振动次数记为40次
④下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图象，已知sin5°=0.087，sin15°=0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是________（填字母代号）。
在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，手轮上螺旋测微器的读数如图所示，此读数为_________mm。若实验测得第1条亮纹与第6条亮纹中心间的距离为11.550 mm，已知双缝间距为0.2mm，双缝到屏的距离为700.0mm，由此计算出所测光的波长为_________m。
(1)在研究小车速度随时间变化的实验中，让小车在橡皮筋的作用下从静止弹出，打点计时器在与小车连接的纸带上打出一系列的点。从纸带上的A点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图所示。已知打点计时器电源的频率为50Hz，通过分析纸带数据可判断：

（1）小车运动的最大速度在       两个相邻的计数点之间（填表示计数点的字母）；
（2）小车做匀变速运动的加速度的数值是a=        m/s2。（保留三位有效数字）
某实验小组采用图甲所示的装置探究“合外力做功与物体动能变化的关系”。

①实验前，木板左端被垫起一些，使小车在不受拉力作用时做匀速直线运动。这样做的目的是                     。
②如果需要用图中砝码和吊盘的总重力来表示小车受到的合外力，必须满足的条件是               。
③同学甲选取一条比较理想的纸带做分析。小车刚开始运动时对应在纸带上的点记为起始点O，在点迹清楚段依次选取七个计数点。通过测量纸带计算出计数点与O点之间的速度平方差△v2、起始点O到计数点过程中细绳对小车做的功W。以W为纵坐标，以△v2为横坐标在方格纸中作出W—△v2图象，如图乙所示。那么，根据图像可以得到的结论是                  。
④如果要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是                    。
⑤如果“动能定理”成立，那么W—△v2图像的斜率的物理意义是                 。
某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔0.05s闪光一次，图中所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表所示（当地重力加速度取9.80m/s2，小球质量m＝0.200kg，计算结果保留三位有效数字）：

时刻




速度（m/s）
4.99
4.48
3.98
 
（1）由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度＝__________m/s；
（2）从t2到t5时间内，重力势能增量＝_________J，动能减少量＝________J；
（3）在误差允许的范围内，若与近似相等，从而验证了机械能守恒定律。由上述计算所得________（选填“>”、“<”或“＝”），造成这种结果的主要原因是______________________。
在“利用单摆测重力加速度”的实验中：

（1）甲同学测得的重力加速度数值明显大于当地的重力加速度值，造成这一情况的可能原因是____；
A．测量摆长时，把悬挂状态的摆线长当成摆长
B．测量周期时，当摆球通过平衡位置时启动秒表并记为第1次，此后摆球第50次通过平衡位置时制动秒表，读出经历的时间为t，并由计算式求得周期
C．开始摆动时振幅过小
D．所用摆球的质量过大
（2）乙同学先用米尺测得摆线长为97.43cm，用卡尺测得摆球直径如图甲所示为_______cm，然后用秒表记录单摆完成全振动50次所用的时间，从图乙可读出时间为____________s，当地的重力加速度g=________m/s2。（重力加速度的计算结果保留三位有效数字）
（3）实验中，如果摆球密度不均匀，无法确定重心位置，丙同学设计了一个巧妙的方法而不用测量摆球的半径。具体作法如下：
①第一次悬线长为L1时，测得振动周期为T1；
②第二次增大悬线长为L2时，测得振动周期为T2；
③根据单摆周期公式可求得重力加速度为g=__________________。（用题给符号表示）
小李同学用如图所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”的实验，其中电源未画出。

(1)下列操作中正确的是________________________。
A. 用秒表测出重物下落时间。
B. 将打点计时器接到直流电源上。
C. 先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。
(2)如图所示，小李同学选用实验中得到的一条点迹清晰的纸带，把打点计时器所打的第一个点记作O，另选取连续三个点A、B、C作为测量点。若测得的A、B、C各点到O点的距离分别用s，s，s表示，重物的质量用m表示，当地的重力加速度为g，打点计时器所用电源的频率为f。为了方便，他可以利用图2中O点到________(选填“A”、“B”、“C”)点所代表的过程来验证机械能守恒定律；此过程中重物重力势能的减少量________，动能的增加量________。
（1）我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后，某课外活动小组以舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣。他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作了如图（1）图所示的装置，准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系。要达到实验目的，需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的           和在橡皮条阻拦下前进的距离，还必须增加的一种实验器材是         。忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，根据          定律（定理），可得到钢球被阻拦前的速率。

（2）某同学对有故障的电热毯进行探究。题（2）图1是电热毯的电路示意图，其中电热线和导线通过金属接线片连接。题（2）图2为测试电路实物图，A、B为测试表笔，电压表内阻很大，可视为理想电表。

①请在答题卡虚线框内画出与题（2）图2对应的电路图。
②断开K1，用上述测试电路在1和1′之间检测得知电热线无故障，然后测得电热线的U—I曲线如题（2）图3所示。已知电热线材料的电阻率为2.8×10-7Ω·m，电热线的直径为0.200mm。可求得此电热线的电阻为   kΩ，总长度为      m。（结果均保留两位有效数字）

③为了进一步检查故障，该同学闭合开关K1和K2，用表笔A和B分别对题（2）图1中所示的各点进行测试，部分测试结果如下表所示。由此测试结果可判断出电路有断路，位置在      之间（在“1和2”、“1′和2′”、“2和3”、“2′和3′”中选填一项）。

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