题目内容
17．采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示：
现有的器材为：带铁夹的铁架台、电火花打点计时器、纸带、重锤．
（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有（多选）CD．
A．天平 B．秒表 C．刻度尺 D.220V交流电源
（2）需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h，某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：
A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v=gt计算出瞬时速度v．
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v=$\sqrt{2gh}$计算出瞬时速度v．
C．根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v．并通过h=$\frac{{v}^{2}}{2g}$计算出高度h．
D．刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度v．
以上方案中只有一种正确，正确的是D．（填入相应的字母）
（3）甲同学才打出的纸带中选出一条理想的纸带，如图2所示，选取纸带上连续打出的5个点A、B、C、D、E，测出A点与起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，已知重锤的质量为m，打点计时器所接交流电的频率为f，当地的重力加速度为g，从起始点O开始到打下C点的过程中，重物重力势能的减少量为△EP=mg（s0+s1），重物动能的增加量为△EK=$\frac{{（s}_{1}+{s}_{2}）m{f}^{2}}{32}$．在误差允许的范围内，如果△EP=△EK，则可验证机械能守恒．
（4）乙同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为1、2、3、4、5、6、7，测量各计数点起到起始点的距离h，并正确求出打相应点时的速度v．各计数点对应的数据见下表：
| 计数点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| h/m | 0.124 | 0.194 | 0.279 | 0.380 | 0.497 | 0.630 | 0.777 |
| v/（m•s-1） | 1.94 | 2.33 | 2.73 | 3.13 | 3.50 | ||
| v2/（m2•s-2） | 3.76 | 5.43 | 7.45 | 9.80 | 12.25 |
分析 （1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材．
（2）根据实验的原理，确定正确的测量方法，注意不能通过v=gt，v=$\sqrt{2gh}$测量瞬时速度，不能通过h=$\frac{{v}^{2}}{2g}$测量下降的高度，否则就是用机械能守恒验证机械能守恒，失去验证的意义．
（3）根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的瞬时速度，从而得出动能的增加量．
（4）利用v2-h图线处理数据，根据mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，可知v2-h图线的斜率就等于2g．从而求出重锤下落的加速度．
解答 解：（1）电火花打点计时器需要接220V的交流电源，打点计时器可以直接记录时间，不需要秒表，实验时可以通过刻度尺测量点迹间的距离，从而求出瞬时速度以及得出下降的高度，实验验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要用天平测量质量．故选：CD．
（2）实验时运用某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度得出瞬时速度的大小，从而得出动能的增加量，不能运用v=gt或v=$\sqrt{2gh}$求解瞬时速度，否则就默认了机械能守恒，失去验证的意义，故A、B错误，D正确．
实验时通过刻度尺测量两点间的距离，从而得出下降的高度，故C错误．
故选：D．
（3）从起始点O开始到打下C点的过程中，重物重力势能的减少量为△EP=mg（s0+s1）；
根据平均速度等于瞬时速度，则C点的速度为${v}_{C}=\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}$，那么重锤动能的增加量为△EK=$\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}$=$\frac{{（s}_{1}+{s}_{2}）m{f}^{2}}{32}$．
（4）利用v2-h图线处理数据，若mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，那么v2-h图线的斜率就等于2g．
所以重锺下落的加速度：g′=2k=9.74m/s2．
该数值明显小于当地的重力加速度，主要原因是存在摩擦和空气阻力．
故答案为：（1）CD，（2）D，（3）mg（s0+s1），$\frac{{（s}_{1}+{s}_{2}）m{f}^{2}}{32}$，（4）9.74．
点评 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；
利用图象问题结合数学知识处理物理数据是实验研究常用的方法．我们更多的研究直线图形，找出其直线的斜率和截距．
永乾教育寒假作业快乐假期延边人民出版社系列答案| A． | 它是竖直向下的、v0=0、a=g的匀加速直线运动 | |
| B． | 在开始连续的三个1 s内通过的位移之比是1：3：5 | |
| C． | 在开始连续的三个1 s末的速度大小之比是1：2：3 | |
| D． | 从开始运动到距下落点5 m、10 m、15 m所经历的时间之比为1：2：3 |
一质量为m的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上，一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点，另一端系在滑块上，弹簧与斜面垂直，则（ ）| A． | 滑块可能只受到三个力作用 | |
| B． | 弹簧不可能处于压缩状态 | |
| C． | 斜面对滑块的支持力大小可能为零 | |
| D． | 斜面对滑块的摩擦力大小可能大于$\frac{1}{2}$mg |
| A． | 电压表的示数为22$\sqrt{2}$V | |
| B． | 电流表的示数为0.4A | |
| C． | 闭合电键S后，电压表的示数变大 | |
| D． | 闭合电键S后，a、b端的输入功率为121W |
如图所示，平行于光滑固定斜面的轻弹簧劲度系数为k，一端固定在倾角为θ的斜面底端，另一端与物块A连接，物块B在斜面上紧靠着物块A但不粘连，物块A、B质量均为m，初始时两物块均静止．现用平行于斜面向上的力F拉动物块B，使B做加速度为a的匀加速运动，已知前一段时间内，F是变力，之后F是恒力，已知重力加速度为g，则（ ）| A． | A的最大位移为$\frac{mgsinθ}{k}$ | |
| B． | 若A的质量为m，则A达到最大速度时的位移为$\frac{mgsinθ}{k}$ | |
| C． | 无论是否计A的质量，A、B都是在斜面上同一位置处分离 | |
| D． | 无论是否计A的质量，A、B弹簧组成的系统机械能守恒 |
| A． |  如图是电解电容器，图中电容器上的400V指的是击穿电压，不是额定电压 | |
| B． |  如图是静电感应装置，靠近带正电金属球近端的金属带负电，远端不带电 | |
| C． |  如图是电流在磁场中受安培力的实验，当电建闭合时，通电导线将往右运动 | |
| D． |  如图是磁流体发电机的原理示意图，如图所示，上极板A将聚集负电荷 |
如图所示是一位同学制作的实验装置，柔软弹簧，竖直悬挂，下端恰与铜片接触，当开关闭合后，弹簧时伸时缩，灯泡时明时暗，关于这个实验现象，下列说法正确的是（ ）| A． | 弹簧收缩与铜片分离时，通过灯泡的电流较小，灯泡暗淡 | |
| B． | 弹簧伸长与铜片接触时，通过灯泡的电流较大，灯泡明亮 | |
| C． | 电流通过弹簧时，各匝环形电流互相吸引致使弹簧收缩 | |
| D． | 有电流通过弹簧时，各匝环形电流互相排斥致使弹簧伸长 |
