题目内容

“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，实验结果发现重物减少的重力势能略大于增加的动能，其主要原因是

A．重物的质量过大
B．重物的体积过小
C．电源的电压偏低
D．重物及纸带在下落时受到阻力?

D

解析

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精英家教网在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一点，当地的重力加速度为g=9.80m/s2．那么：
（1）纸带的
 
端（填“左”或“右”）与重物相连；
（2）根据图中所得的数据，应取图中O点到
 
点来验证机械能守恒定律；
（3）从O点到（2）问中所取的点，则记录B点时，重物速度vB=
 
 m/s．重物重力势能的减少量△Ep=
 
J，动能增加量△Ek=
 
J（结果保留3位有效数字），由此可得出结论是
 
．
在利用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中：
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤，不恰当的操作是
 
．精英家教网
A．按照图示的装置安装器件
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上
C．释放悬挂纸带的夹子后，再接通电源开关打出一条纸带，重复几次
D．选择一条理想的纸带，对其进行测量
E．根据测量的结果，验证gh与
12
v2是否相等
（2）从打出的几条纸带中挑选最理想的纸带的要求是
 
，若某小组打出一条纸带，测得前两个点间的距离为4.0mm，说明该小组操作过程存在错误，错误原因可能是
 
．
（3）如图所示是实验中测得的一条纸带，各点距O点的距离分别为d1，d2，d3，…，各相邻点间的时间间隔为T，当地重力加速度为g，则B点的速度表达式为vB=
 
．若B点和D点的速度vB、vD为已知量，要验证物体从B到D的过程中机械能是否守恒，则需满足
 
关系，物体的机械能守恒
（4）由这条纸带还可以研究该重物下落过程的加速度，请写出计算加速度的表达式
 
．
（1）用多用电表可以测量电流、电压和电阻．
某同学用多用电表的“V”挡测量家庭电路的电压，示数如图1所示，则此时电压的测量值为
 
V．
该同学用多用电表“Ω”挡测量电阻阻值时，先选好倍率挡位后，再用表笔连接待测电阻进行读数，则在他的测量过程中缺少的步骤是
 
．若按正确步骤进行测量，表盘的示数如图2所示，则该电阻阻值的测量值是
 
Ω．
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（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，利用重锤拖着纸带自由下落，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：
 
．
A．必须使用的测量仪器有：打点计时器、天平和刻度尺
B．打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上
C．实验中其他条件相同时，选用重锤质量的大小不影响实验的误差
D．选用纸带上任意两点的数据都可以验证机械能守恒定律
②按图3所示安装好实验装置，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4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A、B、C、…，测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分虽为h1、h2、h3，已知重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T．为难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，重锤重力热能的减少量△EP=
 
，动能的增加量△EK=
 
（用题中所给字母表示）．
③以各点到起始点的距离h为横坐标，以各点速度的平方v2为纵坐标建立直角坐标系，用实验测得的数据绘出v2-h图线，如图5所示．从v2-h图线求得重锤下落的加速度g′=
 
m/s2．（保留3位有效数字）
（1）在《验证机械能守恒定律》的实验中，打点计时器所用电源为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg，甲、乙、丙三学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18cm、0.19cm、0.25cm，从纸带中可看出
丙
丙
学生在操作上肯定有错误，可能的原因是
先放手后插电源
先放手后插电源
．
（2）在一次实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），单位cm，那么纸带的
左
左
端与重物相连； 打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=
0.975m/s
0.975m/s
； 从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量△EP=
0.49J
0.49J
； 此过程中物体动能的增加量△EK=
0.48J
0.48J
（g=9.80m/s2）； 通过计算，数值上△EP
＞
＞
△EK（填“＞”、“=”、或“＜”），这是因为
运动过程存在阻力
运动过程存在阻力
；实验的结论是
在误差允许的范围内机械能守恒
在误差允许的范围内机械能守恒
．
在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=200g的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点．已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.8m/s2，那么
（1）计算B点瞬时速度时，甲同学用v
 
2
B
=2gsOB，乙同学用vB=
SAC
2T
其中所选择方法正确的是
 
（填“甲”或“乙”）同学．
（2）若同学丙不慎将上述纸带从OA之间扯断，他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的
 
．（填“能”或“不能”）
（3）同学丁根据纸带上的测量数据计算发现重物和纸带下落过程中重力势能的减少量和动能的增加量并非严格相等，他认为主要原因是重物和纸带下落过程中所受的阻力引起的，根据纸带上的测量数据，他计算出阻力f=
 
N．
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