题目内容

10．用如图（1）所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．
①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件
B．将打点计时器接到电源的直流输出端上
C．用天平测量出重锤的质量
D．接通电源，待打点稳定后再释放纸带
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离
F．根据测量的结果（图2）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
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上BC
②在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小．若已知当地的重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是物体的质量m．

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，只有这样才能明确每步操作的具体含义．
②通过功能关系进行分析，从而明确要求阻力应需要测量的物理量．

解答 解：①A、按照图示的装置安装器件，故A正确；
B、将打点计时器应该接到电源的“交流输出”上，故B错误，
C、因为我们是比较mgh、$\frac{1}{2}$mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故C没有必要．
D、接通电源后，稳定后再释放纸带，故D正确；
E、测量打出的纸带上某些点之间的距离，根据测量的结果（图2）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，故EF正确．
故没有必要进行的或者操作不当的步骤是：BC；
②要求解阻力大小，应根据功能关系求解，需要求出物体变化的动能和重力势能，故应测量的物理量是重锤质量m．
故答案为：①B、C     ②物体的质量m

点评 本题考查利用纸带分析机械能守恒以及摩擦力做功的计算问题，要注意纸带问题的处理是力学实验中常见的问题．要求能根据纸带求解加速度以及验证机械能守恒定律等实验方法．

练习册系列答案
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18．一辆汽车在一条平直公路上行驶；
（1）若前一半时间内的平均速度为72km/h，后一半时间内的平均速度为30m/s，则汽车全程的平均速度为多少？
（2）若前一半位移的平均速度为72km/h，后一半位移的平均速度为30m/s，则汽车全程的平均速度为多少？
1．如图所示，轻质弹簧一端系在质量为m=1kg的小物块上，另一端固定在墙上．物块在斜面上静止时，弹簧与竖直方向的夹角为37°，已知斜面倾角θ=37°．斜面与小物块间的动摩擦因数μ=0.5，斜面固定不动．设物块与斜面间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，下列说法正确是（　　）
A．小物块可能只受三个力B．斜面对物块支持力可能为零
C．弹簧弹力大小一定等于4ND．弹簧弹力大小可能等于5N
18．如图所示，半圆形玻璃砖紧靠墙壁放置，一束复色光线自左侧倾斜入射，光线与OO′夹角为θ．已知复色光的折射率从n1=$\sqrt{2}$到n2=$\sqrt{3}$，半圆形玻璃砖半径为0.2m．求：
（1）要使在N点下方出现一条彩色光带，夹角θ的取值范围？
（2）当彩色光带刚好完全消失时，墙壁上出现的光点离N的距离？
5．如图甲所示，跨过定滑轮的细线两端系着质量均为M的物块A、B，A下端与通过打点计时器的纸带相连，B上放置一质量为m的金属片C，固定的金属圆环D处在B的正下方．系统静止时C、D间的高度差为h．先接通电磁打点计时器，再由静止释放B，系统开始运动，当B穿过圆环D时C被D阻挡而停止．
（1）整个运动过程中纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个点未画出，已知打点计时器的工作频率为50Hz．由此可计算出C被阻挡前B的加速度大小a=4.8m/s；B刚穿过D时的速度大小v=2.6m/s2（结果均保留两位有效数字）．

（2）若用该装置验证机械能守恒定律，则需验证等式$mgh=\frac{1}{2}（2M+m）{v}^{2}$是否成立．还可运用图象法加以验证：改变物块B的释放位置，重复上述实验，记录每次C、D间的高度差h，并求出B刚穿过D时的速度v，作出v2-h图线如图丙所示，根据图线得出重力加速度的表达式g=$\frac{（2M+m）{{v}_{1}}^{2}}{2m{h}_{1}}$，代入数据再与当地的重力加速度大小比较，判断系统机械能是否守恒（均用题中物理量的字母表示）．
（3）在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的一个办法：适当增大C、D间的高度差；适当增加金属片C的质量；保证打点计时器的限位孔在同一竖直线上．
15．关于电磁波，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁波不能在介质中传播，只能在真空中传播
B．只要有变化的电场，就一定能产生电磁波
C．电磁波在真空中传播时，频率和波长的乘积是一个恒量
D．振荡电路的频率越低，发射电磁波的领越大
2．如图1所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．某同学选择了一条理想的纸带，如图2所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，1、2、3是连续打下的三个点．

（1）实验时，为减小空气阻力的影响，重物应选A（将正确选项前的字母填入空格中）．
A．铁锤                   B．木块
（2）打点计时器每隔时间T打一个点，打出2点时，重锤下落的速度v2=B，（将正确选项前的字母填入空格中）．
A．$\frac{{d}_{3}}{T}$    B．$\frac{{d}_{3}-{d}_{1}}{2T}$    C．$\frac{{d}_{1}+{d}_{2}}{2T}$
（3）在实验中，由于各种阻力不可避免地存在，重物下落过程中减少的重力势能通常会略大于（选填“略大于”或“略小于”）其增加的动能．
19．如图所示，水平面上静止放置两个质量均为m的木箱，两木箱的距离为l．工人一直用水平恒力F（未知）推其中一个木箱使之滑动，与另一个木箱碰撞，碰撞后木箱粘在一起恰好能匀速运动．已知两木箱与水平面的动摩擦因数为μ，重力加速度为g．设碰撞时间极短，求：
（i）工人的推力大小；
（ii）两个木箱最终匀速运动的速度大小．
20．生活中处处用电，而我们需要的电都是通过变压器进行转换的．如图为了测一个已知额定电压为100V的灯泡的额定功率，理想变压器的原、副线圈分别接有理想电流表A和灯泡L，滑动变阻器的电阻值范围0～100Ω，不考虑温度对灯泡电阻的影响，原、副线圈的匝数比为2：1，交流电源的电压为U0=440V，适当调节滑动变阻器的触片位置，当灯泡在额定电压下正常工作时，测得电流表A的示数为1.2A，则（　　）
A．灯泡的额定电流为2.4A
B．灯泡的额定功率为40W
C．滑动变阻器上部分接入的电阻值为50Ω
D．滑动变阻器消耗的电功率为240W

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