1、简答题 根据“验证机械能守恒定律”实验,回答以下问题:
(1)有下列器材可供选择:
A.铁架台B.电火花打点计时器C.墨粉纸盘D.纸带E.交流电源
F.天平G.秒表H.导线
上述器材不需要的是______(只填字母代号),缺少的器材是______.
(2)某次“验证机械能守恒定律”的实验中,用220V,50HZ打点计时器打出一条无漏点的纸带,如图,O点为重锤下落的起点,选取的计数点为A、B、C、D,各计数点到O点的长度已在图上标出,已知重锤质量为1kg,重力加速度取9.8m/s2.(计算结果保留3位有效数字)
①打点计时器打出B点时,重锤的动能EkB=______J.
②从开始下落算起,打点计时器打B点时,重锤的重力势能减小量为△EP=______J.
参考答案:(1)在该实验中,要有做自由落体运动的物体重锤;通过打点计时器来记录物体运动时间,不需要秒表,打点计时器需要的是交流电源,由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉,因此不需要天平,同时实验中缺少刻度尺.
(2)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:vB=xAC4T
△EK=12mv2B=12×1×(0.1244-0.03144×0.02)2=0.676J
重力势能减小量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.0705J=0.691J.
故答案为:(1)F、G;重锤、刻度尺;(2)0.676;0.691.
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 物体在空中下落的过程中,重力做正功,物体的动能越来越大,为了“探究重力做功和物体动能变化间的定量关系”,我们提供了如下图的实验装置.
(1)某同学根据所学的知识结合右图设计一个本实验情景的命题:如图所示,设质量为m(已测定)的小球在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门发生的位移s,通过光电门时的速度v,试探究外力做的功mgs与小球动能变化量
mv2的定量关系.
(2)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数据.
①用天平测定小球的质量为0.50kg;
②用______?测出小球的直径为10.0mm;(选填:刻度尺,游标卡尺,螺旋测微器)
③用刻度尺测出电磁铁下端到______的距离为80.40cm;
④电磁铁先通电,让小球______.
⑤让电磁铁断电,小球自由下落.
⑥在小球经过光电门时间内,计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10-3s.
⑦计算得出重力做的功为4.02J,小球动能变化量为______J.(g取10m/s2,结果保留三位有效数字)
(3)试根据在(2)中条件下做好本实验的结论:______.
参考答案:(2)②刻度尺测量误差较大,用螺旋测微器测量的读数单位若为mm,小数点后面应有三位,精确到千分之一,根据小球的直径为10.0mm,知是用游标卡尺测量的.
③要求出重力做功的大小,需测量出电磁铁下端到光电门的距离.
⑦小球的速度v=dt=10×10-32.5×10-3m/s=4.0m/s,则小球动能的变化量△Ek=12mv2=12×0.5×16=4.00J.
(3)重力做功为4.02J,小球动能变化量为4.00J,在误差允许范围内外力做功与动能变化量相等.
故答案为:(2)②游标卡尺,③光电门,④吸在电磁铁下端?⑦4.00?(3)在误差允许范围内外力做功与动能变化量相等
本题解析:
本题难度:一般
3、简答题 (1)在用落体法验证机械能守恒定律时,某同学按照正确的操作选得纸带如图.其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点,已知打点计时器使用的交流电源频率为50Hz,该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离分别为9.51cm、12.42cm、15.7cm.
①这三个数据中不符合有效数字读数要求的是______cm,应记作______cm.
②若落体质量为0.1Kg,该同学用它在OB段的运动来验证机械能守恒定律,已知当地的重力加速度g=9.8m/s2,则该过程落体重力势能的减少量为______J,动能的增加量为______J.(均保留3位有效数字)
(2)某待测电阻Rx的阻值大约在130Ω~150Ω之间,实验室有如下器材:
A.电流表A1(量程0.6A、内阻r1约为0.2Ω)
B.电流表A2(量程150mA、内阻r2约为3Ω)
C.电流表A3(量程30mA、内阻r3为10Ω)
D.电压表V(量程15V、内阻RV约为20KΩ)
E.定值电阻R0=30Ω
F.滑动变阻器R,最大阻值约为10Ω
G.电源E(电动势5V、内阻较小)
H.开关S、导线若干
①要尽量准确测量RX的阻值,在上述器材中,应选用的是______.(填器材前序号的字母)
②测量中要求所用电表的读数不得小于量程的一半,请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路.(图中元件用题干中相应的字母标注)
③用已知量和测得的量表示Rx=______,说明式中各字母表示的物理量:______.
参考答案:①毫米刻度尺测量长度,要求估读即读到最小刻度的下一位.
这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OC段:15.7,应记作15.70cm.
故答案为:15.7,15.70.
②重力势能减小量△Ep=mgh=9.8×0.1242?J=0.122J
中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小:
vB=sAC2T=1.55m/s
EkB=12mv2B=0.120J
故答案为:0.122,0.120.
(2)①根据所给提电源可以估算回路中的电流大于150mA,因此选择电流表A1,由于所提供的电压表量程太大,导致测量不正确,因此需要用已知内阻的电流表和定值电阻进行改装,故选择电流A3、定值电阻R0、另外需要滑动变阻器、电源、开关、导线等.
故答案为:ACEFGH.?
②(1)该题中由于滑动变阻器的电阻小于待测电阻同时要求多测数据,因此选用分压接法,在测量电阻两端的电压和流过的电流时,可以采用下面两种方法:
法1:滑动变阻器分压接法.R0与A3串联后与Rx并联,A1测总电流,具体电路图如图一所示;
法2:滑动变阻器分压接法.Rx与A3串联后与R0并联,A1测总电流,具体电路图如图二所示.
r
③若用图一,则电阻Rx两端的电压为U=I3(R0+r3),流过的电流为:I=I1-I3
故待测电阻为:Rx=UI=I3(R0+r3)I1-I3
若用图一,则待测电阻Rx和电流表A3两端的电压为U=(I1-I3)R0,流过的电流为:I=I3
所以有:Rx+r=UI=(I1-I3)R0I3
所以Rx=(I1-I3)R0I3-r
故答案为:I3(R0+r3)I1-I3(或(I1-I3)R0I3-r),I1为A1的示数,I3为A3的示数,R0为定值电阻,r3为A3的内阻.
本题解析:
本题难度:一般
4、实验题 如图所示,两个质量各为m1和m2的小物块A和B,分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端,已知m1>m2,现要利用此装置验证机械能守恒定律。
(1)若选定物块A从静止开始下落的过程中进行测量,则需要测量的物理量有____(在横线上填入选项前的编号);
①物块的质量m1,m2;
②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间;
③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间;
④绳子的长度。
(2)为提高实验结果的准确程度,某小组同学对此实验提出以下建议:
①绳的质量要轻;
②在“轻质绳”的前提下,绳子越长越好;
③尽量保证物块只沿竖直方向运动,不要摇晃;
④两个物块的质量之差要尽可能小。
以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_____(在横线上填入选项前的编号)。
(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议:_________________。
参考答案:(1)①②或①③
(2)①③
(3)例如:“对同一高度进行多次测量取平均值”“选取受力后相对伸长量尽量小的绳”“尽量减小滑轮的质量”“对滑轮转动轴进行润滑”“选择质量相对较大的物块A,B”等
本题解析:
本题难度:一般
5、简答题 在“验证机械能守恒定律”的实验中,采用重物自由下落的方法.若实验中?所用重物,质量m=1kg,打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g=9.80m/s2,量得纸带上打出的连续A、B、C到第一个点O点的距离如图所示,分别为3.13cm、4.94cm、7.01cm.那么
(1)打点计时器打下计数点B时,物体的速度=______m/s;
(2)从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是______?J,此过程中物体动能的增加量=______?J;
(3)通过计算,数值上重力势能的减少量______动能的增加量(填“>”、“=”或“<”),这是因为______(所有计算结果均保留两位有效数字).
参考答案:(1)利用匀变速直线运动的推论
vB=xAC2t=0.0701-0.03130.04=0.97m/s
(2)重物由B点运动到C点时,重物的重力势能的减少量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.0494 J=0.48J.
EkB=12mvB2=0.47J
(3)由(2)可知,重力势能的减少量>动能的增加量,原因是纸带与打点计时器间有摩擦阻力,或存在空气阻力.
故答案为:0.97;?0.48;?0.47;>;纸带与打点计时器间有摩擦阻力,或存在空气阻力
本题解析:
本题难度:一般