题目内容

用如图7所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律.

图7

(1)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件；

B.将打点计时器接到电源的直流输出端上；

C.用天平测量出重锤的质量；

D.释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；

E.测量打出的纸带上某些点之间的距离；

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.

指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的空行内，并说明其原因.

答：____________________________________________________________.

(2)在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小.若已知当地重力加速度公认的较准确的值为，还需要测量的物理量是________.试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为＝________.

(1)步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端.步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带.步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量，可以约去.

(2)重锤的质量　

练习册系列答案
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某同学想测量某导电溶液的电阻率，先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极（接触电阻不计），两电极相距L=0.700m，其间充满待测的导电溶液．（如图1）
用如下器材进行测量：
电压表（量程l5V，内阻约30kΩ）；    电流表（量程300μA，内约50Ω）；
滑动变阻器（10Ω，1A）；             电池组（电动势E=12V，内阻r=6Ω）；
单刀单掷开关一个、导线若干．
下表是他测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据．实验中他还用20分度的游标卡尺9测量了玻璃管的内径，结果如图2所示．
U/V 0 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 11.0
I/μA 0 22 65 109 155 175 240

根据以上所述请回答下面的问题：
①玻璃管内径d的测量值为
30.75mm
30.75mm
mm；
②该同学根据上面表格中的数据描在如图3坐标中，作出了U-I图象，并根据图象求出电阻R=4.4×104～4.8×104Ω从而算出了导电溶液的电阻率，请你在（图l）中补画出未连接的导线．
（2011?重庆一模）（1）某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，有如下操作步骤：
A．在铁架台上水平固定好打点计时器，将连有重物的纸带竖直穿过限位孔用手提住，让手尽量靠近打点计时器；
B．松开纸带，赶紧接通电源，开始打点，随后从重物上取下纸带；
C．挑选点迹清晰的纸带，在纸带上选取相隔较远的两个点a、b作为验证的两个状态，测出这两个点之间的距离就是这两个状态之间重物下落的高度h；
D．以a作为连续三个测量点的中间点，测算出该三点中首尾两点之间的平均速度就是a点的瞬时速度va，用同样的方法，测出b点的瞬时速度vb；
E．计算上述两个状态之间重物动能的增加量
1
2
mvb2-
1
2
mva2，计算重物重力势能的减少量mgh，比较它们的大小是否相等．
该实验小组在上述实验步骤中有两个错误的操作，其错误的步骤和错误是：
①
步骤A错误．手应该尽量远离打点计时器
步骤A错误．手应该尽量远离打点计时器
；②
步骤B错误．应该先接通电源，再松开纸带
步骤B错误．应该先接通电源，再松开纸带
．
（2）下面是该小组按正确操作时的情况记录：已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，重力加速度近似取g=10.00m/s2，从实验获得的纸带中选取一条点迹清楚且符合要求的纸带（如图），若把第一点记作O，另选择连续的三个点B、C、D作为测量的点，经测量B、C、D点到O点的距离分别为70.18cm，77.00cm，85.18cm．若重物质量为1kg，由此可知重物在纸带打击O点到打击C点的运动过程中，重力势能的减小量为
7.70
7.70
J；动能的增加量是
7.03
7.03
J．除了考虑g的取值带来的影响以外，你认为导致实验误差的主要原因是
重物和纸带克服阻力做功消耗了机械能
重物和纸带克服阻力做功消耗了机械能
．

（3）某同学在做《自来水电阻率的测定》课题时，在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极，其间充满待测的自来水，然后用如图甲所示电路进行测量．
该同学选用器材如下：
电压表（量程15V，内阻约90kΩ）、电流表（量程300μA，内阻约50Ω）、滑动变阻器（100Ω，1A）、电池组（电动势E=12V，内阻r=6Ω）、开关一个、导线若干．
实验中测量情况如下：
安装前他用图乙（a）的游标卡尺测玻璃管的内径，结果如图乙（b）所示．测得两电极相距L=0.314m．实验中测得包括0在内的9组电流I、电压U的值，在坐标纸上描点如图丙．
根据以上材料回答下面的问题：
①测量玻璃管内径时，应将图乙（a）游标卡尺中的A、B、C三部分中的
A
A
与玻璃管内壁接触；玻璃管的内径d=
30.75
30.75
mm．
②根据实验数据可知该同学测得水柱的电阻R=
1.0×105Ω
1.0×105Ω
Ω（保留两位有效数字）；请用水柱电阻R、玻璃管内径d、水柱长度L表示自来水的电阻率ρ=
πRd2
4L
πRd2
4L
．
③根据测得水柱电阻值可知实验中电路设计的不妥之处是
电流表不应该采用外接（或电流表应该采用内接）
电流表不应该采用外接（或电流表应该采用内接）
，请在答卷的虚线框中画出改进后的电路图．（电路图中用Rx表示自来水的电阻）
（1）某同学利用如图1所示的实验装置来“验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒”．
①请完善以下实验步骤：
a．用游标卡尺测遮光条的宽度，多次测量取平均值L；
b．实验时，先接通气源，再调节气垫导轨，使导轨处于水平位置；
c．将滑块从图示位置由静止释放，读出遮光条通过光电门的时间△t；
d．计算出滑块通过光电门的速度v=
 
（用上述测量出的物理量表示）．
②实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、
 
和
 
（用文字说明和相应字母表示）．
③本实验通过比较
 
和
 
，在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒．
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（2）某同学想测量某导电溶液的电阻率，先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极（接触电阻不计），两电极相距L=0.700m，其间充满待测的导电溶液．用如下器材进行测量：
电压表（量程l5V，内阻约30kΩ）；     电流表（量程300μA，内约50Ω）；
滑动变阻器（10Ω，1A）；              电池组（电动势E=12V，内阻r=6Ω）；
单刀单掷开关一个、导线若干．
下表是测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据．实验中用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图3所示．
U/V 0 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 11.0
I/μA 0 22 65 109 155 175 240
根据以上所述请回答下面的问题：
①玻璃管内径d=
 
mm．
②请在图2中补画出未连接的导线．
③根据表数据在图4坐标中已描点，请作出U-I图象，由图象求出电阻R=
 
Ω（结果保留2位有效数字）．
④计算该导电溶液的电阻率表达式是：ρ=
 
 （用R、d、L表示）．
选做题：请从A、B和C三小题中选定两小题作答，如都作答，则按A、B两小题评分．
A．（选修模块33）
（1）下列说法正确的是
 
．
A．当两个分子间的分子势能增大时，分子间作用力一定减小
B．大量分子的集体行为是不规则的，带有偶然性
C．晶体和非晶体在一定的条件下可以转化
D．人类利用能源时，是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能
（2）一定质量的理想气体，体积由V1压缩至V2，第一次是经过一个等温过程，最终气体压强是p1、气体内能是E1；第二次是经过一个等压过程，最终气体压强是p2、气体内能是E2；则p1
 
p2，E1
 
E2．（填“＞”“=”或“＜”）
（3）当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸分子就立在水面上，形成单分子层油膜，现有按酒精与油酸的体积比为m：n 配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约2cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒．现用滴管从量筒中取V体积的溶液，让其自由滴出，全部滴完共为N滴．
①用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图甲所示．（已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去）则油膜面积为
 
．
②求出估算油酸分子直径的表达式．
B．（选修模块34）
（1）下列说法正确的是
 
．
A．测定某恒星特定元素发出光的频率，对比地球上该元素的发光频率，可以推算该恒星远离地球的速度
B．无线电波没有偏振现象
C．红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象
D．在一个确定的参考系中观测，运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关
（2）在“研究单摆周期与摆长的关系”实验中，摆的振幅不要太大，摆线要细些、伸缩性要小，线的长度要尽量
 
（填“长些”或“短些”）．悬点要固定，摆长是悬点到
 
的距离．
（3）如图乙，为一圆柱中空玻璃管，管内径为R1，外径为R2，R2=2R1．一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管，为保证在内壁处光不会进入中空部分，问入射角i应满足什么条件？
C．（选修模块35）
（1）存在下列事实：①一对高能的γ光子相遇时可能产生一对正负电子；②一个孤立的γ光子不论其频率多高都不可能产生一对正负电子；③一个高能的γ光子经过重核附近时可能产生一对正负电子；④原子核发生变化时，只发射一些特定频率的γ光子．关于上述事实下列说法正确的是（电子质量me，光在真空中速度为c，普朗克常量为h）
 
．
A．事实①表明，微观世界中的相互作用，只要符合能量守恒的事件就一定能发生
B．事实②说明，动量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普遍规律
C．事实③中，由于外界重核的参与，系统动量不守恒，而γ光子的频率需满足ν≥
mec2
h

D．事实④中表明，原子核的能级也是不连续的
（2）
 
232
90
Th本身不是易裂变材料，但是一种增殖材料，它能够吸收慢中子变成
 
233
90
Th，然后经过
 
次
 
衰变转变为易裂变材料铀的同位素
 
233
92
U．
（3）如图丙为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系，当用光子能量为4.5eV的蓝光照射光电管的阴极K时，对应图线与横轴的交点U1=-2.37V．（普朗克常量h=6.63×10-34 J?s，电子电量e=1.6×10-19 C）（以下计算结果保留两位有效数字） 
①求阴极K发生光电效应的极限频率．
②当用光子能量为7.0eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时，测得饱和电流为0.32μA，求阴极K单位时间发射的光电子数．精英家教网
（2006?湖北模拟）某同学在做《自来水电阻率的测定》课题时，先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极，用如图1所示电路进行测量．两电极相距L=0.700m，其间充满待测的自来水．图中器材如下：

电压表（量程15V，内阻约30kΩ）、电流表（量程300μA，内阻约50Ω）、滑动变阻器（100Ω，1A）、电池组（电动势E=12V，内阻r=6Ω）、单刀单掷开关一个、导线若干．
表是他测量通过管中自来水柱的电流及两端电压的实验数据．实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图2所示
U/V 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 11.0
I/μA 22 65 109 155 190 240
根据以上材料请回答下面的问题：
（1）玻璃管内径d的测量值为
3.075
3.075
cm；
（2）根据表1数据在图3坐标中作出U-I图象，根据图象求出电阻R=
4.6×104
4.6×104
Ω；
（3）用直接测量值计算自来水电阻率的公式是ρ=
πUd2
4IL
πUd2
4IL
，测量值为
49
49
Ω?m（保留两位有效数字）；
（4）请在虚线框内画出测量自来水电阻的电路图．

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