题目内容
2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，利用重物拖着纸带自由下落通过打点计时器并打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．
（1）在实验过程中，下列说法正确的是D
A．选用纸带上任意两点的数据都可以验证机械能守恒定律
B．必须使用的测量仪器有：打点计时器、天平和刻度尺
C．实验中其他条件不变时，所选重物的密度大小不影响实验的误差
D．纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上
（2）正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示，图中O点为打点起始点，且速度为零．选取纸带上打出的连续点，标上A、B、C…测得其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3．已知重物的质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T．为验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从打下O点到打下F点的过程中，重物重力势能的减少量△Ep=mgh2，动能的增加量△Ek=$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．（用题中所给字母表示）
分析 （1）根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤．
（2）根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出F点的瞬时速度，从而得出动能的增加量．
解答 解：（1）A、纸带上选择两点验证机械能守恒，这两点应相距较远一些，故A错误．
B、验证机械能守恒，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两端都有质量，可以约去，所以不需要天平，故B错误．
C、为了减小阻力的影响，重物应选择质量大一些，体积小一些的，故C错误．
D、为了减小误差，纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上，故D正确．
（2）从打下O点到打下F点的过程中，重物重力势能的减少量为：△Ep=mgh2，
F点的瞬时速度为：${v}_{F}=\frac{{h}_{3}-{h}_{1}}{2T}$，
则动能的增加量为：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{F}}^{2}$=$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
故答案为：（1）D，（2）mgh2，$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．
点评 解决本题的关键知道实验的原理，通过原理确定所需测量的物理量，以及知道实验中的注意事项．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．
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| E． | 液体表面张力形成的原因是由于液体表面层分子间距离大于r0，分子间作用力表现为引力 |
如图所示，边长为L、电阻为R、质量为m的正方形线框abcd放在光滑水平面上，其右边有一磁感应强度大小为B、方向竖直向上的有界匀强磁场，磁场宽度为L，左边界与线框的ab边相距为L．线框在水平恒力F作用下由静止向右运动，cd边进入磁场前已做匀速运动．求线框
17．
如图所示，两条水平虚线之间有垂直于纸面向里，宽度为d，磁感应强度为B的匀强磁场．质量为m，电阻为R的正方形线圈边长为L（L＜d），线圈下边缘到磁场上边界的距离为h．将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度都是v0，则在整个线圈穿过磁场的全过程中（从下边缘进入磁场到上边缘穿出磁场），下列说法中正确的是（ ）
如图所示，两条水平虚线之间有垂直于纸面向里，宽度为d，磁感应强度为B的匀强磁场．质量为m，电阻为R的正方形线圈边长为L（L＜d），线圈下边缘到磁场上边界的距离为h．将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度都是v0，则在整个线圈穿过磁场的全过程中（从下边缘进入磁场到上边缘穿出磁场），下列说法中正确的是（ ）| A． | 线圈的最小速度一定是$\sqrt{2g（h-d+L）}$ | B． | 线圈的最小速度一定是$\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$ | ||
| C． | 线圈可能一直做匀速运动 | D． | 线圈可能先加速后减速 |
如图所示为一台小型发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直．矩形线圈的面积S=2.0×10-2 m2，匝数N=40，线圈电阻r=1.0Ω，磁场的磁感应强度B=0.20T．线圈绕OO′轴以ω=100rad/s的角速度匀速转动．线圈两端外接电阻R=9.0Ω的小灯泡和一个理想交流电流．从图示位置开始计时，求：
11．竖直上抛运动的物体，到达最高点时（ ）
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