题目内容

17．如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、夭平．回答下列问题：
（1）为完成此实验，除了所给的器材外，还需要的器材有AD（填入正确选项前的字母）
A．刻度尺　 B．秒表　   C．低压直流电源        D．低压交流电源
（2）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材；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量；
D．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带，再更换纸带重复多次；
E．选择一条合适的纸带，测量纸带上某些点间的距离；
F．根据测量的结果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．
其中，操作不当的步骤是B，非必需的步骤是C．
（3）如果以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数椐绘出的v2-h图象，该图象是过原点的倾斜直线．

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．
（2）根据实验原理分析实验中出错或没有必要的步骤；
（3）对于物理量线性关系图象的应用我们要从两方面：1、从物理角度找出两变量之间的关系式2、从数学角度找出图象的截距和斜率，两方面结合解决问题．

解答 解：（1）通过打点计时器计算时间，故不需要秒表．
打点计时器应该与交流电源连接．
需要刻度尺测量纸带上两点间的距离．
故选：AD．
（2）B：将打点计时器应接到电源的“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．
（3）利用$\frac{1}{2}{v}^{2}$-h图线处理数据，物体自由下落过程中机械能守恒，mgh=$\frac{1}{2}$mv2，即v2=2gh
所以以v2为纵轴，以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线．
故答案为：（1）AD；（2）B；C；（3）过原点的倾斜直线；

点评 本题考查验证机械能守恒定律的实验，要注意明确直线图象中斜率和截距是我们能够利用的信息．要能够找出斜率和截距的物理意义，我们必须要从物理角度找出两个物理变量的关系表达式．

练习册系列答案
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4．一物体做匀加速直线运动，其加速度为3m/s2，它的意义是（　　）
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C．物体在任一秒末速度比该秒初的速度大3 m/s
D．物体在任一秒的末速度比前一秒的初速度大3 m/s
5．部队过桥时不适合齐步走，这是为了（　　）
A．减小对桥的压力B．使桥受力均匀
C．使桥的振动频率减小D．避免桥发生共振
5．一理想变压器的原、副线圈的匝数比为10：1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻和灯泡，灯泡规格为“220V，40W”，原线圈接交流电源，开始灯泡正常工作，现接通电键，则（　　）
A．因两灯泡并联，接通后两灯两端电压仍为220V
B．接通后交流电源输出功率为原来的2倍
C．要使两灯正常工作，只需将电源电压增加22V即可
D．要使两灯正常工作，只需将电源电压增加44V即可
12．在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在电压为 6V频率为50Hz的交流电源上，自由下落的重物质量为1kg，一条理想的纸带，数据如图1所示，单位是cm，g取9.8m/s2，O、A之间有几个计数点没画出．
（1）从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减少量△EP=0.49J，此过程中物体动能的增量△EK= 0.48J．（小数点后保留两位）

（2）（单选）在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中，需要通过计算得到的有D
A．重锤的质量B．重力加速度
C．重锤下落的高度D．与重锤下落高度对应的重锤的即时速度
（3）（单选）在利用重锤自由落下验证机械能守恒定律的实验中，根据纸带算出相关的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴，画出的图象应是图2中的C．
2．在利用打点计时器验证做自由落体运动的物体机械能守恒的实验中．
（1）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．某小组的同学利用实验得到的纸带，共设计了以下四种测量方案，其中正确的是D
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．根据做匀变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．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变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．
（2）已知当地重力加速度为g，使用交流电的频率为f．在打出的纸带上选取连续打出的五个点A、B、C、D、E，如图所示．测出A点距离起始点O的距离为s0，A、C两点间的距离为s1，C、E两点间的距离为s2，根据前述条件，如果在实验误差允许的范围内满足关系式$32g（{s_0}+{s_1}）={f^2}{（{s_1}+{s_2}）^2}$，即验证了物体下落过程中机械能是守恒的．而在实际的实验结果中，往往会出现物体的动能增加量略小于重力势能的减小量，出现这样结果的主要原因是打点计时器对纸带的阻力做功．
9．下列关于光谱的说法正确的是（　　）
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7．已知金属铯的逸出功为1.88eV，氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是（　　）
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