某同学在做“验证机械能守恒定律的实验时.实验装置如图甲所示．(1)该同学开始实验时的情形如图乙所示.接通电源释放纸带开始实验．请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方是:①打点计时器接的直流电源,②重物离打点计时器太远．(2)根据纸带算出相关各点的速度v.量出下落距离h.以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴.画� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

18．某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时，实验装置如图甲所示．

（1）该同学开始实验时的情形如图乙所示，接通电源释放纸带开始实验．请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方是：①打点计时器接的直流电源；②重物离打点计时器太远．
（2）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴，画出的$\frac{{v}^{2}}{2}$-h图象应是图丁中的C．

（3）将错误或不当的地方改正后，打点计时器所用交流电的频率为50Hz，该同学选取如图丙所示的一段纸带，O是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点（图中未标出），各计数点到O点的距离如图所示，他对OC段进行研究．在重物下落高度h_OC的过程中，重物减小的重力势能△E_P=2.19J，增加的动能△E_K=2.12J（m=0.50kg，重力加速度g=10m/s²，结果保留3位有效数字）．

分析（1）由实验的原理可知实验中需要的器材及接法，即可判断图中的错误；
（2）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．
（3）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B点的速度，从而得出重锤增加的动能．根据下降的高度求出重力势能的减小量．

解答解：（1）本实验要求采用打电计时器，而打点计时器采用的是交流电源，而本实验中采用了直流电源；
同时，由于加速度较大，故纸带应在1米左右，且应让重物紧靠打点计时器，而本实验中离打点计时器太远，
故错误为：①打点计时器接了直流电源；②重物离打点计时器太远；
（2）利用$\frac{1}{2}$v²-h图线处理数据，从理论角度物体自由下落过程中机械能守恒可以得出：
mgh=$\frac{1}{2}$mv²，即$\frac{1}{2}$v²=gh
所以以$\frac{1}{2}$v²为纵轴，以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线，也就是图中的C．
故选C．
（3）重力势能的减小量为：△E_p=mgh=0.5×10×0.437J=2.19J．
C点的瞬时速度为：${v}_{C}=\frac{{x}_{BC}}{2T}=\frac{0.7760-0.1935}{0.2}m/s=2.9125m/s$，
则动能的增加量为：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}_{C}{\;}^{2}=\frac{1}{2}×0.5×{2.9125}^{2}$J=2.12J，
故答案为：
（1）①打点计时器接的直流电源；　②重物离打点计时器太远
（2）C
（3）2.19 2.12

点评在处理实验学的问题中，一定要先明确实验的原理，由原理即可容易得出实验中的仪器选择，数据处理及误差分析等问题．
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．
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．

练习册系列答案

9．

如图所示，竖直平面内范围足够大的、方向水平向左的匀强电场中，一带正电的小球向右水平抛出，不计空气阻力，则小球（　　）

	A．	可能做匀速直线运动		B．	可能做匀变速直线运动
	C．	某时刻的速度可能竖直向下		D．	速度方向有可能再次水平

6．

在“验证机械能守恒定律”的实验中，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（相邻计数点的时间间隔为0.02s），那么：从起点O到打下计数点B的过程中测得重力势能减少量为△E_P=0.49J（取g=9.8m/s²），物体动能的增加量为△E_k=0.48J，△E_P不等于△E_k是因为实验中有阻力．（计算数据保留两位有效数字）

13．如图甲所示，一个圆形线圈匝数n=1000匝、面积S=2×l0^-2m²、电阻r=1Ω，在线圈外接一阻值为R=4Ω的电阻．把线圈放入匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，磁场的磁感强度B随时间变化规律如图乙所示，0～4s内，通过电阻R的电量0.8C，t=5s时，a、b两点电势较高的是a点．

3．

如图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点．带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是（　　）

	A．	该粒子带正电		B．	该电场强度的方向向左
	C．	粒子在a、b两点的速度a处较大		D．	粒子在a、b两点的加速度b处较大

10．

电视综艺节目《加油向未来》中有一个橄榄球空中击剑游戏：宝剑从空中B点自由下落，同时橄榄球从A点以速度v₀沿AB方向抛出，恰好在空中C点击中剑尖，不计空气阻力．关于橄榄球，下列说法正确的是（　　）

	A．	在空中运动的加速度大于宝剑下落的加速度
	B．	若以大于v₀的速度沿原方向抛出，一定能在C点上方击中剑尖
	C．	若以小于v₀的速度沿原方向抛出，一定能在C点下方击中剑尖
	D．	无论以多大速度沿原方向抛出，都能击中剑尖

7．

如图，a，b两根竖直的轻弹簧各有一端固定，另一端共同静止地系住一重为10N的球．若撤去弹簧b，撤去瞬间球所受到的合力大小为2N；若撤去弹簧a，则撤去瞬间球所受到的合力大小可能为（　　）

	A．	水面上的油膜呈现彩色
	B．	通过狭缝观察发光的白炽灯看到彩色条纹
	C．	在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃表面看到彩色条纹
	D．	光线通过一条很窄的缝后在光屏上呈现明暗相间的条纹

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