题目内容

如图图甲所示用包有白纸的质量为1Kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之匀速运动，当接通电源待电动机稳定转动后，烧断悬挂圆柱棒的细线，圆柱棒自由下落，毛笔可在圆柱棒的纸上画出记号，如图乙所示是按正确顺序画出的一条纸带，图中O是画出的第一个痕迹，A、B、C、D、E、F、G是依次画出的痕迹，设毛笔接触时不影响棒的运动，测得痕迹之间沿棒方向的距离依次为OA=20.0mm、AB=50.0mm、BC=74.0mm、CD=98.0mm、DE=122.0mm、EF=146.0mm已知电动机的铭牌上标有“1200r/min”字样，由此验证机械能守恒定律．
根据图中所示的数据，可知毛笔画下痕迹B、E两时刻间棒的动能变化量为    J，重力势能的变化量为    J，由此可得出的结论是    （g取9.8m/s2，结果保留三位有效数字）
【答案】分析：无论实验的形式如何变化，掌握实验装置的原理是解答实验问题的关键，如在本题中，蘸有颜料的毛笔随电动机转一圈就在圆柱棒面上的纸上画出记号，这就像打点计时器每隔一定时间就打一个点．数据的处理思路与打点计时器打出来的纸带处理一样；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，根据重力做功和重力势能之间的关系，求出重力势能的减小量，比较动能增量和重力势能的减小量，从而得出正确的结论．
解答：解：根据在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，有：
vB==1.24m/s
vE==2.68m/s
动能的增量为：△Ek=mvE2-mvB2=2.82J
重力做功等于重力势能的减小量，所以有：△Ep=mgh=mg（BC+CD+DE）=2.88J
根据计算可知，动能的增加量和势能的减小量基本相等，故可得出在实验误差范围内物体下落机械能守恒的结论．
故答案为：2.82；2.88；在实验误差范围内物体下落机械能守恒
点评：实验装置是根据打点计时器的特点和实验原理进行设计新的实验，设计新颖，考查学生的创新思维，只要必须好课本上该实验的实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，就可以顺利解答该题．
练习册系列答案
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如图图甲所示用包有白纸的质量为1Kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之匀速运动，当接通电源待电动机稳定转动后，烧断悬挂圆柱棒的细线，圆柱棒自由下落，毛笔可在圆柱棒的纸上画出记号，如图乙所示是按正确顺序画出的一条纸带，图中O是画出的第一个痕迹，A、B、C、D、E、F、G是依次画出的痕迹，设毛笔接触时不影响棒的运动，测得痕迹之间沿棒方向的距离依次为OA=20.0mm、AB=50.0mm、BC=74.0mm、CD=98.0mm、DE=122.0mm、EF=146.0mm已知电动机的铭牌上标有“1200r/min”字样，由此验证机械能守恒定律．
根据图中所示的数据，可知毛笔画下痕迹B、E两时刻间棒的动能变化量为
2.82
2.82
J，重力势能的变化量为
2.88
2.88
J，由此可得出的结论是
在实验误差范围内物体下落机械能守恒
在实验误差范围内物体下落机械能守恒
（g取9.8m/s2，结果保留三位有效数字）
（Ⅰ）如图1甲所示，包有白纸的质量为m的圆柱棒用细线竖直悬挂，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为20.0mm，44.0mm，68.0mm，92.0mm，116.0mm，140.0mm，已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样，根据以上内容，回答下列问题：
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①图1乙中的
 
端是圆柱体的悬挂端（填“左”或“右”）；
②根据图1乙所给的数据，可知毛笔画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD=
 
m/s； 圆柱棒竖直下落的加速度为
 
m/s2
（Ⅱ）要测量一只量程已知的电压表的内阻，现有如下器材：
A：待测电压表（量程6V，内阻约3KΩ）；
B：电流表（量程3A，内阻约为0.01Ω）；
C：定值电阻（阻值R=2KΩ，允许通过的最大电流0.5A）；
D：电源（电动势约为4.5V，但不知其准确值，内阻不计）；
E：开关两只，导线若干．现有一同学设计了图2甲、乙、丙所示的测量电路，请你选择一个实验可行的电路，利用这个电路完成测量电压表的内阻，要求测量尽可能准确．
①你所选电路是
 
（填序号）
②根据你所选电路，写出实验步骤和实验中需要测量的物理量
 
．
③用你所测的物理量符号表示出电压表内阻的表达式
 
．
（Ⅰ）如图1甲所示，包有白纸的质量为m的圆柱棒用细线竖直悬挂，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为20.0mm，44.0mm，68.0mm，92.0mm，116.0mm，140.0mm，已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样，根据以上内容，回答下列问题：

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①图1乙中的______端是圆柱体的悬挂端（填“左”或“右”）；
②根据图1乙所给的数据，可知毛笔画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD=______m/s； 圆柱棒竖直下落的加速度为______m/s2
（Ⅱ）要测量一只量程已知的电压表的内阻，现有如下器材：
A：待测电压表（量程6V，内阻约3KΩ）；
B：电流表（量程3A，内阻约为0.01Ω）；
C：定值电阻（阻值R=2KΩ，允许通过的最大电流0.5A）；
D：电源（电动势约为4.5V，但不知其准确值，内阻不计）；
E：开关两只，导线若干．现有一同学设计了图2甲、乙、丙所示的测量电路，请你选择一个实验可行的电路，利用这个电路完成测量电压表的内阻，要求测量尽可能准确．
①你所选电路是______（填序号）
②根据你所选电路，写出实验步骤和实验中需要测量的物理量______．
③用你所测的物理量符号表示出电压表内阻的表达式______．
如图图甲所示用包有白纸的质量为1Kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之匀速运动，当接通电源待电动机稳定转动后，烧断悬挂圆柱棒的细线，圆柱棒自由下落，毛笔可在圆柱棒的纸上画出记号，如图乙所示是按正确顺序画出的一条纸带，图中O是画出的第一个痕迹，A、B、C、D、E、F、G是依次画出的痕迹，设毛笔接触时不影响棒的运动，测得痕迹之间沿棒方向的距离依次为OA=20.0mm、AB=50.0mm、BC=74.0mm、CD=98.0mm、DE=122.0mm、EF=146.0mm已知电动机的铭牌上标有“1200r/min”字样，由此验证机械能守恒定律．
根据图中所示的数据，可知毛笔画下痕迹B、E两时刻间棒的动能变化量为______J，重力势能的变化量为______J，由此可得出的结论是______（g取9.8m/s2，结果保留三位有效数字）

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（Ⅰ）如图1甲所示，包有白纸的质量为m的圆柱棒用细线竖直悬挂，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为20.0mm，44.0mm，68.0mm，92.0mm，116.0mm，140.0mm，已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样，根据以上内容，回答下列问题：

①图1乙中的    端是圆柱体的悬挂端（填“左”或“右”）；
②根据图1乙所给的数据，可知毛笔画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD=    m/s； 圆柱棒竖直下落的加速度为    m/s2
（Ⅱ）要测量一只量程已知的电压表的内阻，现有如下器材：
A：待测电压表（量程6V，内阻约3KΩ）；
B：电流表（量程3A，内阻约为0.01Ω）；
C：定值电阻（阻值R=2KΩ，允许通过的最大电流0.5A）；
D：电源（电动势约为4.5V，但不知其准确值，内阻不计）；
E：开关两只，导线若干．现有一同学设计了图2甲、乙、丙所示的测量电路，请你选择一个实验可行的电路，利用这个电路完成测量电压表的内阻，要求测量尽可能准确．
①你所选电路是    （填序号）
②根据你所选电路，写出实验步骤和实验中需要测量的物理量    ．
③用你所测的物理量符号表示出电压表内阻的表达式    ．

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