如图甲是“验证机械能守恒定律的实验装置图.下面一些实验步骤:A．用天平测出重物和夹子的质量B．把打点计时器用铁夹固定在放到桌边的铁架台上.使两个限位孔在同一竖直面内C．把打点计时器接在交流电源上.电源开关处于断开状态D．将纸带穿过打点计时器的限位孔.上端用手提着.下端夹上系住重物的夹子.让重物靠近打点计时器.处于静止状态E．接通� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

19．如图甲是“验证机械能守恒定律”的实验装置图，下面一些实验步骤：

A．用天平测出重物和夹子的质量
B．把打点计时器用铁夹固定在放到桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直面内
C．把打点计时器接在交流电源上，电源开关处于断开状态
D．将纸带穿过打点计时器的限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，让重物靠近打点计时器，处于静止状态
E．接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带，再断开电源
F．用秒表测出重物下落的时间
G．更换纸带，重新进行实验
（1）对于本实验，以上不必要的两个步骤是AF
（2）图乙为实验中打出的一条纸带，O为打出的第一个点，A、B、C为从适当位置开始选取的三个连续点（其它点未画出），打点计时器每隔0.02s打一个点，若重物的质量为0.5kg，当地重力加速度取g=9.8m/s²，由图乙所给的数据算出（结果保留两位有效数字）：
①从O点下落到B点的过程中，重力势能的减少量为0.86J；
②打B点时重物的动能为0.81J．

分析（1）根据实验的原理以及注意事项确定不必要的步骤．
（2）根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，从而得出B点重物的动能．

解答解：（1）实验中验证机械能守恒，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量重物和夹子的质量，故A不必要．
重物下落的时间可以通过打点计时器打出的纸带得出，不需要秒表测出，故F不必要．
（2）①从O点下落到B点的过程中，重力势能的减少量△E_p=mgh=0.5×9.8×0.1760J≈0.86J．
②B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.2299-0.1579}{0.04}m/s$=1.8m/s，则打B点的动能${E}_{kB}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×0.5×1．{8}^{2}$=0.81J．
故答案为：（1）AF，（2）①0.86，②0.81．

点评解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，掌握纸带的处理方法，会根据下降的高度求解重力势能的减小量，会点迹间的距离求解瞬时速度，从而得出动能的大小．

练习册系列答案

相关题目

12．

在半球形光滑碗内，斜放一根筷子，如图所示，筷子与碗的接触点分别为A、B，则碗对筷子A、B两点处的作用力方向分别为（　　）

	A．	A点处指向球心O，B点处竖直向上
	B．	均竖直向上
	C．	A点处指向球心O，B点处垂直于筷子斜向上
	D．	均指向球心O

10．

如图所示，导轨间距L=0.5m，α=37°，B=0.4T，棒的质量为m=0.1kg，金属棒的电阻为R=0.2Ω，其余电阻不计，金属棒与导轨的动摩擦因数μ=0.5，导体棒由静止开始运动，到刚好匀速时，通过导体横截面的电量Q=2C．求：
（1）棒在运动过程中，任意△t=2s内导体棒在框架上可能扫过的最大面积；
（2）从开始下滑到刚好匀速，导体棒中产生的焦耳热（g=10m/s²）．

7．

如图所示，MN右侧有底边长为L高为L的等腰三角形匀强磁场区域（边缘磁场忽略不计），上边界与MN垂直．现有一高为L宽为$\frac{L}{2}$的长方形导体框，从MN左侧垂直于MN匀速向右运动．导体框穿过磁场过程中感应电流I随距离x变化的图象正确的是（取逆时针电流为正）（　　）

14．1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点，解决了粒子的加速问题．现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中．某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示，图乙为俯视图．回旋加速器的核心部分为两个D形盒，分别为D₁、D₂．D形盒装在真空容器里，整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中，磁场可以认为是匀强磁场，且与D形盒底面垂直．两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．D形盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B．设质子从粒子源A处进入加速电场的初速度不计．质子质量为m、电荷量为+q．加速器接入一定频率的高频交变电源，加速电压为U．加速过程中不考虑相对论效应和重力作用．求：

（1）质子第一次经过狭缝被加速后进入D₂盒时的速度大小v₁和进入D₂盒后运动的轨道半径r₁；
（2）质子从静止开始加速到出口处所需的时间t；
（3）若两D形盒狭缝之间距离为d，d＜＜R，计算说明质子在电场中运动的时间与在磁场中运动时间相比可以忽略不计的原因．

4．某物理活动小组的同学用如图1所示的实验器材验证机械能守恒定律，实验器材有：带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器（其中光电门1更靠近小球释放点）、小球释放器（可使小球无初速度释放）、网兜、小球自由下落过程中，运用光电计时器测出小球先后通过光电门1、2的时间分别为t₁、t₂，用小球通过光电门的平均速度表示球心通过光电门的瞬时速度，并从竖直杆上读出两光电门间的距离h，测出小球直径d，已知当地的重力加速度为g．

（1）使用游标卡尺测量小球的直径，如图2所示，读数为1.170cm；
（2）要验证机械能守恒定律，只需要比较D
A．d²（$\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}$-$\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}$）与gh是否相等
B．d²（$\frac{1}{{t}_{2}}$-$\frac{1}{{t}_{1}}$）²与2gh是否相等
C．d²（$\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}$-$\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}$）与gh是否相等
D．d²（$\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}$-$\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}$）与2gh是否相等
（3）小球通过光电门的平均速度＜（填“＞”或“＜”），小球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差不能（填“能”或“不能”）通过增加实验次数减小．

11．某同学用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律．

该同学将滑块从距离光电门x远处由静止释放，遮光条通过光电门时，光电门记录的时间为△t；测得气垫导轨长度为L₁垫起一端距离水平桌面的高度为h．用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度d=4.4mm；若重力加速度为g，用相关物理量的字母表示，则滑块下滑过程中加速度的理论值可表示为a=g$\frac{h}{{L}_{1}}$，加速度的测量值可表示为a=$\frac{{d}^{2}}{2x（△t）^{2}}$．

9．随着科学的发展和科技的进步，近代物理已经渗透到化学、生物学、医学、考古学、天文学等各个领域，关于近代物理，下列说法正确的是（　　）

	A．	一个原子核在一次衰变中同时放出α、β和γ三种射线
	B．	能使某种金属发生光电效应的最小频率叫该种金属的截止频率（又叫极限频率），不同金属对应着不同的极限频率
	C．	衰变不能自发发生而裂变能自发发生
	D．	链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是质子

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