- 验证机械能守恒定律
- 共364题
如图1所示，是用落体法验证机械能守恒定律的实验，
（1）某同学列举了该实验的几个步骤，其中不正确或没有必要的是______（填序号即可）
A．正确安装好实验仪器
B．将打点计时器接到学生电源的直流输出端上
C．用天平测出下落重物的质量，且精确到0.01kg
D．实验中，需保持提纸带的手不上下移动，且保证纸带竖直
E．为了使打出来的第一个点清晰，应该先释放纸带再接通打点计时器电源开关
F．在纸带上离起始点较远的地方选择几个连续的点，测出它们距起始点的距离
（2）在实验中，得到一条纸带如图2所示，把第一点记作O（此时纸带速度为零），打点记时器打点的周期为T，有关长度在图中已标明．则打点记时器打出N点时，重锤的重力势能减少量为______和动能的增加量为______．（图中量为已知量，重锤质量用m表示）
正确答案
（1）B、将打点计时器接到学生电源的低压交流输出端，故B不正确．
C、因为我们是比较mgh、
E、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，故E不正确．
故选：BCE．
（2）重力势能减小量：△Ep=mgh=mg（d1+S1）；
匀变速直线运动中时间中点瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有：
vN=
故动能的增量为：△Ek=
故答案为：（1）BCE；（2）mg(d1+S1)；
（1）某同学用如图1所示电路来测定电池的电动势和内阻．
①实验开始时，滑片P应位于______ 端．（填A或B）
②该同学测得如下表的五组数据．根据数据在答题卷相应图2中作出U-I图线，从图象可得电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω．（结果均保留二位小数）．
（2）用自由落体法进行“验证机械能守恒定律”的实验
①实验完毕后选出一条纸带如图3所示，其中O点为电磁打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz的交流电．用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重物的质量为1.00kg，取g=9.80m/s2．甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了______J；此时重物的动能比开始下落时增加了______J．（结果均保留三位有效数字）．实验中产生系统误差的原因是______．
②乙同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以
正确答案
（1）①由电路图可知，实验开始时，滑片P应位于A端．
②应用描点法作图，作出电源的U-I图象如图所示；
由电源的U-I图象可知，电源电动势E=1.45V，
电源内阻r=
（2）①打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了：
△EP=mghB=1.00×9.8×0.1860≈1.82J；
计数点间的时间间隔t=0.02×2=0.04s，打下B点时的速度vB=
重物的动能比开始下落时增加了△EK=
由于重物在下落过程中纸带通过打点计时器受摩擦阻力、重物受到空气阻力等阻力作用，
物体的机械能有损失，使物体动能的增加量小于物体重力势能的减少量．
②实验时如果先释放重物，再接通打点计时器电源，则在打点计时器打第一个点时，重物已经有一定的速度，在应用图象法处理实验数据时，在所作出的以
故答案为：（1）①A②图象如图所示；1.45；0.69；（2）①1.82；1.71；重物在下落过程中受到阻力作用；
②打下第一个点时重物已经有速度．
（1）图中可动的游标尺上总共是20个小格，则此游标卡尺的精度为______mm，游标尺上每一小格的长度是______mm，读数为______cm．
（2）某同学用如图所示装置测量自由落体中的重力加速度g，所用交流电频率为50Hz．在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所测量数据及其标记符号如题图所示．该同学用两种方法处理数据（T为相邻两计数点的时间间隔）：
方法A：由g1=
方法B：由g1=
①从实验装置看，该同学所用的是电压为220V的______ （填“交流”或“直流”）电源．操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该是______．
②从数据处理的A、B两方法看，在S1、S2、S3、S4、S5、S6中，对实验结果起作用的，方法A中有______；方法B中有______．因此，选择方法______（A或B）更合理，这样可以减少实验的______（系统或偶然）误差．
③本实验误差的主要来源有______（试举出两条）．
正确答案
（1）游标尺上总共是20个小格长19mm，每一格0.95mm，与主尺上的一格相差0.05mm，所以精确度为0.05mm．主尺读数为42mm，游标读数为0.05×9mm=0.45mm，所以最终读数为42.45mm=4.245cm．
故答案为：（1）0.05； 0.95； 4.245
（2）①打点计时器是使用交流电源的仪器，操作步骤中应是先接通电源后释放纸带；
②方法A中，求重力加速度的平均值，正好S2、S3、S4、S5相约掉，因此S1、S6对实验结果有影响；
而方法B中，求重力加速度的平均值，是后三段减前三段，故S1、S2、S3、S4、S5、S6对实验结果有影响．
B方案较合理，因为长度越长测量越接近准确值，而B方案中是用后三段减去前三段的．
③本实验误差的主要来源是重物下落过程中受到空气阻力，长度测量产生误差
故答案为：①交流，先接通电源后释放纸带
②S1、S6； S1、S2、S3、S4、S5、S6；B更合理；偶然．
③重物下落过程中受到阻力； S1、S2、S3、S4、S5、S6长度测量．
在《验证机械能守恒定律》的实验中，质量为m=1.00kg的重锤拖着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点．在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图所示．其中O为重锤开始下落时记录的点，各点到O点的距离分别是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm．当地重力加速度g=9.8m/s2．本实验所用电源的频率f=50Hz．（结果保留三位有数数字）
（1）打点计时器打下点B时，重锤下落的速度vB=______m/s，打点计时器打下点D时，重锤下落的速度vD=______m/s．
（2）从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能减小量△EP=______J；重锤动能增加量△Ek=______J．
正确答案
（1）：利用匀变速直线运动的推论
vB=
vD=
根据重力势能的定义式得出：
从打下计数点B到打下计数点D的过程中，重锤重力势能减小量△EP=mgh=mgxBD=1×9.8×（0.0959-0.049）J=0.460J
△EK=EkD-EkB=
故答案为：（1）0.978； 1.36；（2）0.460；0.447
在“验证机械能守恒定律”的实验中，选用点迹清晰的部分纸带进行测量．测得重锤下落到某点时的速度为v0，由该点再下落高度h时的速度为v，以v2为纵轴，以2h为横轴画出的图象应是 （ ）
正确答案
利用v2-2h图线处理数据，从理论角度物体到某点时的速度为v0，
由该点再下落高度h时的速度为v，下落过程中机械能守恒可以得出：
mgh=
v2=2gh+
所以v2为纵轴，以2h为横轴画出的图线应是倾斜直线，截距为
故选B．
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