题目内容
15．在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中：（1）动能增加量略小于重力势能减少量的主要原因是C．
A．重物下落的实际距离大于测量值 B．重物下落的实际距离小于测量值
C．重物下落受到阻力． D．重物的实际末速度大于计算值．
（2）甲、乙、丙三位同学分别得到A、B、C三条纸带，它们的前两个点间的距离分别是1.0mm、1.9mm、4.0mm．那么一定存在操作错误的同学是丙，错误的原因是先释放重物，后接通电源．
（3）有一条纸带，各点距A点的距离分别为d1，d2，d3，…，如图所示，各相邻点间的时间间隔为T，当地重力加速度为g．要用它来验证B和G两点处机械能是否守恒，则B点的速度表达式为vB=$\frac{{d}_{2}}{2T}$，G点的速度表达式为vG=$\frac{{d}_{7}-{d}_{5}}{2T}$，若B点和G点的速度vB、vG和BG间的距离h均为已知量，则当vG2-vB2=2gh时，机械能守恒．
分析 该实验的误差主要来源于纸带和打点计时器的摩擦以及空气阻力的存在．纸带实验中，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．从而求出动能．若增加的动能等于减小的重力势能，则机械能守恒．
解答 解：（1）在该实验中，由于摩擦力、空气阻力等阻力的存在，重锤减小的重力势能总是稍稍大于重锤动能的增加量，若重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加量，而且比较明显，就要考虑阻力太大的原因，故C正确；
（2）若重物做自由落体运动，则它们的前两个点间的距离h=$\frac{1}{2}$gt2=$\frac{1}{2}$×10×0.022=2mm，由于存在空气阻力，所以它们的前两个点间的距离应小于2mm，故一定存在操作错误的同学是丙，错误的原因是，他先释放重物，后接通电源；
（3）在匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：
vB=$\frac{{d}_{2}}{2T}$，
vG=$\frac{{d}_{7}-{d}_{5}}{2T}$，
设G点为重力势能零点，则B点机械能为mgh+$\frac{1}{2}m{v_B}^{2_{\;}^{\;}}$
G点机械能为$\frac{1}{2}m{v_G}^{2_{\;}^{\;}}$
若$\frac{1}{2}m{v_G}^{2_{\;}^{\;}}$=mgh+$\frac{1}{2}m{v_B}^{2_{\;}^{\;}}$
即vG2-vB2=2gh，
所以当vG2-vB2=2gh时，机械能守恒．
故答案为：（1）C；（2）丙； 先释放重物，后接通电源； （3）$\frac{{d}_{2}}{2T}$，$\frac{{d}_{7}-{d}_{5}}{2T}$； vG2-vB2=2gh
点评 要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒，熟练应用匀变速直线运动规律解决实验问题；重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能．
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小学生10分钟应用题系列答案
如图是某同学用来研究“小车加速度与外力关系”的实验装置，轨道上的B点固定一光电门，将连接小车的细线跨过滑轮系住小钩码，在A点释放小车，测出小车上挡光片通过光电门的时间为△t．
如图所示，一个板长为L，板间距离也是L的平行板电容器上极板带正电下极板带负电，在极板右边的空间里存在着垂直于纸面向里的匀强磁场．有一质量为m，重力不计，带电量-q的粒子从极板正中以以初速度为v0水平射入，恰能从上极板边缘飞出又能从下极板边缘飞入，求：| A． | 速度变化越快的物体惯性越小 | |
| B． | 速度变化越大的物体加速度越大 | |
| C． | 吊扇工作时向下压迫空气，空气对吊扇产生竖直向上的托力，减轻了吊杆对电扇的拉力 | |
| D． | 用弹簧连接的两个小球A和B，其中弹簧对A的力和弹簧对B的力是作用力和反作用力 |
如图所示，木块质量m=0.78kg，在与水平方向成37°角、斜向右上方的恒定拉力F作用下，从静止开始做匀加速直线运动，在3s时间内运动了9m的位移．已知木块与地面间的动摩擦因数μ=0.4，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80．
如图所示匀强电场E的区域内，在O点放置一点电荷+Q，a、b、c、d、e、f为以O点为球心的球面上的点，abcd平面与电场方向平行，bedf平面与电场方向垂直，则下列判断正确的是（ ）| A． | b、e、d、f在同一等势线上 | |
| B． | 点电荷一q在e点的电势能小于在c点的电势能 | |
| C． | e、f两点的电场强度大小相等，方向相同 | |
| D． | 球面上c点的电场强度最大 |
如图所示，一质量为m=60kg的探险者在丛林探险，为了从一绝壁到达水平地面，探险者将一根长为l=10m粗绳缠绕在粗壮树干上，拉住绳子的另一端，从绝壁边缘的A点由静止开始荡向低处，到达最低点B时脚恰好触到地面，此时探险者的重心离地面的高度为hB=0.5m．已知探险者在A点时重心离地面的高度为hA=8.5m．以地面为零势能面，不计空气阻力．（探险者可视为位于其重心处的一个质点，g=10m/s2）求：
如图所示，两块平行金属板M、N竖直放置，它们的电压恒为U．一电子（不计重力）从N板静止释放，它运动到M板时速率为v．现将M板水平向左移动一段距离，再次将电子从N板静止释放，下列判断正确的是（ ）| A． | 金属板M、N的带电量不变 | B． | 电子运动过程的加速度变大 | ||
| C． | 电子运动到M板时速率变大 | D． | 电子运动到M板所用的时间变长 |
如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，质量为1.0×10-4kg，带4.0×10-4C的正电荷，小球在棒上可以滑动，将此棒竖直放置在沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，匀强电场的电场强度E=10N/C，方向水平向右，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，方向为垂直于纸面向里，小球与棒间的动摩擦因数为μ=0.2，（设小球在运动过程中所带电荷量保持不变，g取10m/s2）（ ）| A． | 小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度为10m/s2 | |
| B． | 小球由静止沿棒竖直下落最大速度2m/s | |
| C． | 若磁场的方向反向，其余条件不变，小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度为5m/s2 | |
| D． | 若磁场的方向反向，其余条件不变，小球由静止沿棒竖直下落的最大速度为45m/s |