题目内容

2．在利用打点计时器验证做自由落体运动的物体机械能守恒的实验中．
（1）需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h．某小组的同学利用实验得到的纸带，共设计了以下四种测量方案，其中正确的是D
A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v=gt计算出瞬时速度v；
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v=$\sqrt{2gh}$计算出瞬时速度v；
C．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v，并通过h=$\frac{{v}^{2}}{2g}$计算出高度h；
D．用刻度尺测出物体下落的高度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v．
（2）已知当地重力加速度为g，使用交流电的频率为f．在打出的纸带上选取连续打出的五个点A、B、C、D、E，如图所示．测出A点距离起始点O的距离为s0，A、C两点间的距离为s1，C、E两点间的距离为s2，根据前述条件，如果在实验误差允许的范围内满足关系式$32g（{s_0}+{s_1}）={f^2}{（{s_1}+{s_2}）^2}$，即验证了物体下落过程中机械能是守恒的．而在实际的实验结果中，往往会出现物体的动能增加量略小于重力势能的减小量，出现这样结果的主要原因是打点计时器对纸带的阻力做功．

分析 （1）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，对于验证机械能守恒定律的实验我们已经把重物看成自由落体运动，故不能再用自由落体的规律求解速度，否则就不需要进行验证了．
（2）根据匀变速直线运动的规律求出C点的瞬时速度，然后根据机械能守恒定律的表达式进行列式验证即可．

解答 解：（1）该实验是验证机械能守恒定律的实验．因为我们知道自由落体运动只受重力，机械能就守恒．如果把重物看成自由落体运动，再运用自由落体的规律求解速度，那么就不需要验证呢，其中ABC三项都是运用了自由落体的运动规律求解的，故ABC错误，D正确．
故选：D．
（2）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，因此C点速度为：
${v}_{c}=\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}=\frac{{（s}_{1}+{s}_{2}）f}{4}$
根据机械能守恒定律有：$mg（{s}_{0}+{s}_{1}）=\frac{1}{2}m{v}_{c}^{2}$
即：$32g（{s_0}+{s_1}）={f^2}{（{s_1}+{s_2}）^2}$为所需要验证的公式，
由于重物下滑过程中需要克服阻力做功，因此重力势能的减小量略大于动能的增加量．
故答案为：（1）D；（2）$32g（{s_0}+{s_1}）={f^2}{（{s_1}+{s_2}）^2}$，打点计时器对纸带的阻力做功．

点评 我们做验证实验、探究实验过程中，不能用验证的物理规律和探究的物理结论去求解问题；纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度，从而求出动能，因此要熟练应用匀变速直线运动规律来解决问题．

练习册系列答案
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A．112.5mB．60 mC．37.5mD．36m
10．马拉车，车匀速前进时，下列说法中正确的有（　　）
A．马拉车的力与车拉马的力是一对作用力与反作用力
B．马拉车的力与车拉马的力是一对平衡力
C．马拉车的力与地面对马的力是一对平衡力
D．马拉车的力与地面对车的阻力是一对作用力与反作用力
10．如图所示，矩形线圈abcd与理想的降压变压器原线圈组成闭合电路．线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，矩形线圈所产生的交流电动势的最大值为Em，线圈电阻不计．下列说法正确的是（　　）
A．平行板电容器C的耐压值至少为Em
B．电路中电压表V的示数为$\frac{1}{2}$Em
C．电路中电压表V的示数为$\frac{\sqrt{2}}{2}$Em
D．将平行板电容器C的上极板向上移动一小段距离，灯泡L变暗
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．
7．为了测定滑块与桌面之间的动摩擦因数，某同学设计了如图所示的实验装置，其中，a是质量为m的滑块（可视为质点），b是可以固定于桌面的滑槽（滑槽末端与桌面相切）．第一次实验时，将滑槽固定于水平桌面的右端，滑槽的末端与桌面的右端M对齐，让滑块a从滑槽上最高点由静止释放滑下，落在水平地面上的P点；第二次实验时，将滑槽固定于水平桌面的左端，测出滑槽的末端N与桌面的右端M的距离为L，让滑块a再次从滑槽上最高点由静止释放滑下，落在水平地面上的P′点．已知当地重力加速度为g，不计空气阻力．

（1）实验还需要测量的物理量（用文字和字母示）：h：抛出点到地面的高度；x1：OP距离；x2：OP′距离．
（2）写出滑块与桌面间的动摩擦因数的表达式是（用测得的物理量的字母表示）：μ=$\frac{{x}_{1}^{2}{-x}_{2}^{2}}{4hL}$．
14．如图所示，物块A放在倾斜的木板上，已知木板的倾角α分别为α1和α2（α1＜α2）时，物块A所受摩擦力的大小恰好相同，则物块A和木板间的动摩擦因数为（　　）
A．$\frac{sin{α}_{1}}{sin{α}_{2}}$B．$\frac{sin{α}_{1}}{cos{α}_{2}}$C．$\frac{cos{α}_{1}}{cos{α}_{2}}$D．$\frac{cos{α}_{1}}{sin{α}_{2}}$
11．实验中两位同学作出的示意图如图所示．图中A为橡皮条的固定端，O为橡皮条的下端位置．F1、F2是同时作用于橡皮条的两个力，当用一个力F作用于橡皮条时，其效果与F1、F2共同作用的效果相同．两图中你认为与实验相符的是甲图．（填“甲”或“乙”）
12．对如图所示的实例或实验解释正确的是（　　）
A．图a中多个大功率用电器同时使用一个插线板不会有安全隐患
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