题目内容

18．用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律．

①实验中的电磁打点计时器，其电源应使用输出电压为6V的交流电（选填“交流电”或“直流电”）．
②先接通电源，使重锤从高处由静止开始下落，打点计时器每经过T时间在重锤拖着的纸带上打出一个点．其中A、B和C、D、E是两段连续打出的点，B、C间有一段纸带未画出．用刻度尺测量出各点间的距离分别为s1、s2、s3和s4，如图2所示．当地重力加速度为g．打点计时器在打出D点时重锤下落的速度vD=$\frac{{{s_3}+{s_4}}}{2T}$，若测得打出B点时重锤下落的速度为vB，则该实验需要验证的关系式是$g（{{s_2}+{s_3}}）=\frac{{{{（{{s_3}+{s_4}}）}^2}}}{{8{T^2}}}-\frac{v_B^2}{2}$．（用题目给出的物理量符号表示）．

分析 根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小．
根据减小的重力势能与增加的动能是否相等进行验证．

解答 解：（1）实验中的电磁打点计时器，其电源应使用输出电压为6V的交流电；
（2）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小．
vD=$\frac{{{s_3}+{s_4}}}{2T}$
（3）减小的重力势能为：△Ep=mg（s2+s3），动能的增量为：△Ek=$\frac{1}{2}$m（$\frac{{{s_3}+{s_4}}}{2T}$）2-$\frac{1}{2}$m${v}_{B}^{2}$；
则该实验需要验证的关系式是：$g（{{s_2}+{s_3}}）=\frac{{{{（{{s_3}+{s_4}}）}^2}}}{{8{T^2}}}-\frac{v_B^2}{2}$．
故答案为：①交流电；②$\frac{{{s_3}+{s_4}}}{2T}$，$g（{{s_2}+{s_3}}）=\frac{{{{（{{s_3}+{s_4}}）}^2}}}{{8{T^2}}}-\frac{v_B^2}{2}$

点评 理解验证机械能守恒定律的实验原理，掌握纸带的处理方法，要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．

练习册系列答案
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9．钍234核不稳定，发生的核反应方程为${\;}_{90}^{234}$Th→${\;}_{91}^{234}$Pa+${\;}_{-1}^{0}$e，在反应过程中减少了1个中子．
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13．一简谐机械横波沿x轴传播，在t=0时刻的波形曲线如图甲所示，该波在x=0处质点的振动图象如图乙所示．则下列说法中正确的是（　　）
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A．甲带负电荷，乙带正电荷
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10．一束单色光从空气射向某种介质的表面，光路如图所示，则该介质的折射率为（　　）
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7．如图，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，上面放一质量为m的带正电小球，小球与弹簧不连接，施加外力F将小球向下压至某位置静止．现撤去F，小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2，小球离开弹簧时速度为v，不计空气阻力，则上述过程中（　　）
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