题目内容

5．在进行“验证机械能守恒定律”实验时，
（1）某同学进行了如下操作：
a．用天平测出重锤的质量，按照图1所示装置安装好器材；
b．将连有重物的纸带穿过限位孔，用手提住，让重物靠近打点计时器；
c．求出C点的瞬时速度；
d．在纸带上选取起始点O和相隔较远的点C作为验证的两个状态，测量这两个点间的距离，这就是这两个状态之间重物下落的高度；
e．接通电源开关然后释放纸带，打出一条纸带；断开电源，从重物上取下纸带；
f．计算上述重物重力势能的减少量、两个状态之间重物动能的增加量，比较它们的大小是否相等．
以上操作的合理顺序是abedcf．（填步骤前序号）
（2）实验中，已知所用电源的频率是50Hz，查得当地的重力加速度g=9.80m/s2，测得所用的重物的质量为1.00kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图2所示，该同学每两个点取一个计数点，用测得各计数点与O点之间的距离标在了图中（其中O点是纸带运动的起始点位置）．根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量为2.75J，动能的增加量等于2.72J（取三位有效数字）．某同学由以上数据认为重物下落过程中机械能守恒，你认为他的观点正确吗？不确定，你判断的依据是因为实验只进行了一组数据的分析，虽基本相等，但有偶然性．

分析 （1）明确实验中的基本方法和步骤，从而得出正确答案；
（2）根据下落的高度求解减小的重力势能，对纸带进行分析，求出C点的速度，即可求出增加的动能，分析实验方法，从而明确对实验结果的理解．

解答 解：（1）在实验中应首先安装实验装置，同时将纸带安装在重物上，再将纸带穿过限位孔，用手提住，让重物靠近打点计时器；
，先接通电源，然后释放纸带，完成后关闭电源，取下纸带进行分析；先根据纸带求出离开始点较远的某一点的瞬时速度，测量下落高度，比较重力势能和动能是否变化量相同，故步骤为：abedcf
（2）重力势能减小量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.2805J=2.75J．
在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：
vc=$\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{0.3815-0.1950}{2×0.04}$=2.33m/s，
△Ek=EkC=$\frac{1}{2}$mvC2=$\frac{1}{2}$×1×（2.33）2=2.71J
由于实验中只进行一组数据，虽然基本相同，但存在偶然性；
故答案为：（1）abedcf；（2）不确定，因为实验只进行了一组数据的分析，虽基本相等，但有偶然性

点评 本题应注意明确第二问中最后一个问题答案并不唯一：可以有以下答案：基本认同，因为在误差范围内已经证明了机械能守恒；不认同，因为实验所得出的一组数据并不相等，相差太大；只要能言之有理，基本可以得分．

练习册系列答案
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15．下列说法正确的是（　　）
A．当一定量气体放热时，其内能可能增加
B．玻璃、蜂蜡和松香都是非晶体，石英是晶体
C．非晶体的物理性质为各向异性，晶体的物理性质为各向同性
D．水可以浸润玻璃，但水不能浸润蜂蜡或石蜡
E．布朗运动就是分子的热运动
16．在“探究两个电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关”的试验中，某同学采用如图所示的装置；试验时他保持两个小球所带的电量不变，研究力与两个带电小球间距离的关系；保持两个小球间距离不变，研究力与两个带电小球所带电量的关系．
（1）试验表明：两个电荷间相互作用力的大小，随两球间距离的减小而增大；随两球所带电量的增大而增大．
（2）试验中该学生采用了控制变量法这种方法来研究多个变量间的关系．（选填“累积法”、“控制变量法”、“演绎法”、“等效替代法”）
（3）在我们所知道的物理实验中或物理规律的得出过程中也用到这种方法，请举一个例子：在研究力、质量和加速度的关系时采用了控制变量法．
13．带正电的甲、乙、丙三个粒子（不计重力）分别以v甲、v乙、v丙速度垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中，其轨迹如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．v甲＞v乙＞v丙B．v甲＜v乙＜v丙
C．甲的速度一定变小D．丙的速度一定变大
20．某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律．已知重力加速度为g．

①在实验所需的物理量中，需要直接测量的是B，通过计算得到的是D．（填写代号）
A．重锤的质量
B．重锤下落的高度
C．重锤底部距水平地面的高度
D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度
②在实验得到的纸带中，我们选用如图乙所示的起点O与相邻点之间距离约为2mm的纸带来验证机械能守恒定律．图中A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的原始点，F点是第n个点．设相邻点间的时间间隔为T，下列表达式可以用在本实验中计算F点速度vF的是C．
A．vF=g（nT ）                B．vF=$\sqrt{2g{h}_{n}}$     C．vF=$\frac{{h}_{n+1}-{h}_{n-1}}{2T}$                D．vF=$\frac{{x}_{n+1}-{x}_{n}}{2T}$
③若代入图乙中所测的数据，求得$\frac{1}{2}{v}_{n}^{2}$在差范围内等于ghn（用已知量和图乙中测出的物理量表示），即可验证重锤下落过程中机械能守恒．即使在操作及测量无误的前提下，所求$\frac{1}{2}{v}_{n}^{2}$也一定会略小于（选填“大于”或“小于”）后者的计算值，这是实验存在系统误差的必然结果．
④另一名同学利用图乙所示的纸带，分别测量出各点到起始点的距离h，并分别计算出各点的速度v，绘出v2-h图线，如图丙所示．从v2-h图线求得重锤下落的加速度g′=9.80m/s2（ 保留3位有效数字 ）．则由上述方法可知，这名同学是通过观察v2-h图线是否过原点，以及判断g与g′（用相关物理量的字母符号表示）在实验误差允许的范围内是否相等，来验证机械能是否守恒的．
10．空间某区域电场的电场线如图所示，电场中A、B两点电场强度的大小分别为EA和EB，质子在A、B两点受到电场力的大小分别为FA和FB，则它们的关系是（　　）
A．EA=EBB．EA＞EBC．FA=FBD．FA＜FB
17．（1）如所示，螺旋测微器的示数为4.700mm，游标卡尺的示数为4.15mm．

（2）现有一个灵敏电流计，它的满偏电流为Ig=1mA，内阻Rg=200Ω，若要将它改成量程3V的电压表，应串（选填“串”串或“并”）一个2800Ω的电阻，若要将它改装成量程为50mA的电流表，应并（选填“串”串或“并”）一个4Ω（保留一位有效数字）的电阻．
14．下列关于次声波和超声波的说法，正确的是（　　）
A．次声波和超声波不能形成声音，所以它们不是声波
B．次声波和超声波都是由机振动引起的
C．次声波和超声波无论强度多大，都不能引起人们的听觉
D．次声波和超声波都不容易产生明显的衍射现象
15．下列说法中正确的是（　　）
A．若分子间距变大，则分子间的引力减小，分子间斥力也减小
B．单晶体和多晶体都是各向异性的
C．热力学第二定律表明：不违反能量守恒定律的热现象不一定都能发生
D．气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大
E．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体

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