题目内容

5．在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中：
（1）下面叙述正确的是BD
A、应该用天平称出物体的质量．
B、应该选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2mm的纸带．
C、操作时应先放纸带再通电．
D、打点计时器应接在电压为4～6V的交流电源上．
（2）有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平．其中不必要的器材有秒表、低压直流电源、天平；缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺．．
（3）实验中用打点计时器打出的纸带如图所示，其中，A为打下的第1个点，C、D、E、F为距A较远的连续选取的四个点（其他点子未标出）．用刻度尺量出C、D、E、F到A的距离分别为s1=20.06cm，s2=24.20cm，s3=28.66cm，s4=33.60cm重锤的质量为m=1.00kg；电源的频率为f=50Hz；实验地点的重力加速度为g=9.80m/s2．为了验证打下A点到打下D点过程中重锤的机械能守恒．则应计算出：
打下D点时重锤的速度v=$\frac{（{s}_{3}-{s}_{1}）f}{2}$（文字表达式）=2.15m/s，
重锤重力势能的减少量△Ep=mgs2（文字表达式）=2.372J，
重锤动能的增加量△Ek=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$（文字表达式）=2.311J．

分析 根据实验的原理确定实验需要测量的物理量，从而确定实验所需的器材．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D点的速度，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量．

解答 解：（1）A、实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两边都有质量，可以约去，实验不需要天平测出物体的质量，故A错误．
B、根据h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.0{2}^{2}m=2mm$知，应该选用点迹清晰，第一、二两点间的距离接近2mm的纸带．故B正确．
C、操作时应先接通电源，再释放纸带，故C错误．
D、打点计时器应接在电压为4～6V的交流电源上，故D正确．
故选：BD．
（2）时间可以通过打点计时器直接测量，不需要秒表；打点计时器使用低压交流电源，不需要低压直流电源；实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两边都有质量，可以约去，实验不需要天平．
实验中缺少的器材是低压交流电源、重锤以及刻度尺．
（3）D点的瞬时速度$v=\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{2T}=\frac{（{s}_{3}-{s}_{1}）f}{2}=\frac{（0.2866-0.2006）×50}{2}$m/s=2.15m/s．
重力势能的减小量△Ep=mgs2=1×9.8×0.242J=2.372J．
动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{1}{2}×1×2.1{5}^{2}=2.311J$．
故答案为：（1）BD        
（2）秒表、低压直流电源、天平；   低压交流电源、重锤、刻度尺．
（3）$\frac{{（s}_{3}-{s}_{1}）f}{2}$，2.15，mgs2，2.372，$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，2.311．

点评 本题考查了验证机械能守恒定律中的数据处理方法，注意物理基本规律尤其是匀变速直线运动规律在实验中的应用．

练习册系列答案
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16．今用一个理想变压器对电风扇进行供电，已知变压器原副线圈的匝数为N1、N2，电压为U1、U2，电流为I1、I2电风扇内阻为R，下列表达式正确的是（　　）
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13．两个相同的可视为质点的小球A和B，质量均为m，用长度相同的两根细线把A、B两球悬挂在水平天花板上的同一点O，并用长度相同的细线连接A、B两个小球，然后，用一水平方向的力F作用在小球A上，此时三根线均处于伸直状态，且OB细线恰好处于竖直方向如图所示．如果两小球均处于静止状态，则力F的大小为（　　）
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20．物体做匀加速直线运动，在时间T内通过位移x1到达A点，接着在时间T内又通过位移x2到达B点，则物体（　　）
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10．在下面所说的运动情况中，不可能出现的是（　　）
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B．物体在某时刻运动速度很小，而加速度很大
C．物体的加速度恒定不变，速度却减小
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17．一个N匝圆线圈，放在磁感强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感强度方向成30°角，磁感强度随时间均匀变化，线圈导线粗细均匀，下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是（　　）
A．将线圈匝数增加一倍B．将线圈面积增加一倍
C．将线圈半径增加一倍D．减小线圈平面与磁场的夹角
14．某同学为了较精确地测量某一节干电池的电动势和内阻，实验室准备了下列器材：
A．待测干电池E（电动势约为1.5V，内阻约为1Ω）
B．电流表G（满偏电流3.0mA，内阻为100Ω）
C．电流表A（量程0～0.6A，内阻约为1Ω）
D．滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流为2A）
E．滑动变阻器R2（0～1kΩ，额定电流为1A）
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G．开关一个，导线若干

（1）为了能比较准确地进行测量，同时还要考虑操作的方便，实验中滑动变阻器应选D．
（2）根据题意在图1中画出该实验所需要的电路图并标所选器材的代码．
（3）如图2所示，是某同学根据正确的实验得到的数 据作出的图线，其中，纵坐标I1为电流表G的示数，横坐标I2为电流表A的示数，由图可知，被测干电池的电动势为1.4 V，内电阻为0.67Ω（结果都保留两位有效数字）
15．如图所示，气缸内盛有一定质量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现通过活塞杆使活塞缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过对外做功，若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法中正确的是（　　）
A．气体从单一热源吸热，并全部用来对外做功，因此该过程违反热力学第二定律
B．气体从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，所以该过程违反热力学第二定律
C．气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D．以上三种说法都不对

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