1、实验题 用如图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6V的交流电和直流电两种，重锤从高处由静止开始落下，重锤从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，即可验证机械能定恒定律。
（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步骤是_____________；操作不恰当的步骤是_______________。
（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式：a=____________。
（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减少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g，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F=____________。
参考答案：（1）C，BD
（2）
（3）m，
本题解析：
本题难度：困难
2、简答题 在用落体法验证机械能守恒定律的实验中：
①所用重锤的质量m=1.0kg，打点计时器所用电源频率50Hz，打下的纸带如图所示（图中的数据为从起始点0到该点的距离）．则打在B点时，重锤的速度vB=______m/s，重锤的动能EKB=______J，从开始下落到打B点时，重锤的势能减小量是______J（G取10m/s2，取两位有效数字）．
②根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，则以v2为纵轴，以h为横轴，画出的图线应是下图中的______．
参考答案：①B点的瞬时速度等于AC段的平均速度，则vB=(50.2-18.6)×10-30.04m/s=0.79m/s．则EKB=12mvB2=12×1×0.792≈0.31J．
重力势能的减小量△Ep=mgh=10×0.0324J≈0.32J．
②根据机械能守恒定律得，mgh=12mv2，解得v2=2gh，知v2与h成正比．故C正确，A、B、D错误．
故选C．
故答案为：①0.79?0.31?0.32?②C
本题解析：
本题难度：一般
3、简答题 学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图（a）所示，某组同学在一次实验中，选择DIS以图象方式显示实验的结果，所显示的图象如图（b）所示．图象的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能EP、动能Ek或机械能E．试回答下列问题：
（1）在定量研究机械能守恒定律之前需要进行定性研究的实验，实验中用到图中的定位挡片，它的作用是______．（单项选择）
（A）保证小球每次从同一高度释放．
（B）保证小球每次摆到同一高度．
（C）观察受到阻挡后小球能否摆到另外一侧接近释放时的同一高度．
（D）观察受到阻挡前后小球在两侧用时是否相同．
（2）图（a）所示的实验装置中，传感器K的名称是______．
（3）图（b）的图象中，表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是______（按顺序填写相应图线所对应的文字）．
参考答案：（1）在定量研究机械能守恒定律之前需要进行定性研究的实验，实验中用到图中的定位挡片，它的作用是观察受到阻挡后小球能否摆到另外一侧接近释放时的同一高度．
故选C．
（2）实验中用DIS测出的应为小球在各点时的动能，故传感器K的名称是光电门传感器．
（3）小球高度下降，故小球的重力势能应减小，动能增大，但总机械能不变，故乙图表示重力势能的变化； 丙图表示动能的变化，甲图表示机械能的变化；?
故答案为：（1）C
（2）光电门传感器
（3）乙、丙和甲．
本题解析：
本题难度：一般
4、填空题 甲同学使用如图1所示的装置来验证“机械能守恒定律”．
①下面是操作步骤：
a．按图1安装器材；
b．松开铁夹，使重锤带动纸带下落；
c．接通电火花计时器电源，使计时器开始工作d．进行数据处理：
e．根据需要，在纸带上测量数据．
把上述必要的操作步骤按正确的顺序排列______．
②电火花计时器接在频率为50Hz的交流电源上，图2为实验中打出的一条纸带，从起始点O开始，将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C、D…，
电火花计时器打F点时，重锤下落的速度为______m/s．（保留到小数点后两位）
③如果已知重锤的质量为0.50kg，当地的重力加速度为9.80m/s2．从打O点到打F点的过程中，重锤重力势能的减少量为______J，重锤动能的增加量为______J．（保留到小数点后两位）
参考答案：①在明确实验原理的前提下，先安装实验器材，然后再进行实验，故具体步骤为：A、D、B、C、E、F．
答案为：a、c、b、e、d．
?②在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，故C点的速度为：
vF=xEG2T=4.60cm0.04s=1.15m/s，由于刻度尺在读数时需要估读，因此答案在1.14m/s-1.16m/s都正确．
故答案为：1.15（1.14---1.16）．
③重力势能的减小量等于重力做功大小，故有：
△Ep=mgsOF=0.35J，由于刻度尺在读数时需要估读，因此答案在0.34J---0.35J都正确．
故答案为：0.35（0.34---0.35）．
动能增量为：
△Ek=12mv2F-0=0.33J，答案在0.32J---0.34J范围内均正确．
故答案为：0.33（0.32---0.34）．
本题解析：
本题难度：一般
5、实验题 在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中
（1）备有如下器材：A．打点计时器；B．直流电源；C．交流电源；D．纸带；E．带夹子的重物；F．秒表；G．刻度尺；H．天平；I．导线；J．铁架台；K．游标卡尺；L．螺旋测微器.其中该实验不需要的器材是__? __? （填字母代号）
（2）在实验中，打点计时器所用电源频率为50Hz，当地重力加速度的值为9.80m/s2，实验要求打点计时器在打第一个点时释放纸带.甲、乙、丙三个学生分别用同一装置各打出一条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.38cm，0.19cm和0.18cm，可见其中肯定有一个学生在操作上有错误，错误操作的同学是__? ? ___.其错误的操作可能是___? .
参考答案：（1）B、F、H、K、L
（2）甲；先释放纸带再接通电源
本题解析：
本题难度：一般
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