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    在验证机械能守恒的实验中，所用电源的频率为50 Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点位置对应刻度尺上的读数如图所示(图中O是打点计时器打的第一个点，A、B、C、D、E分别是以每打两个点的时间作为计时单位取的计数点)。查得当地的重力加速度g =" 9.80" m/s2。根据纸带求：

    (1) 若重锤质量为m，则重锤从起始下落至B时，减少的重力势能为多少？

    (2)重锤下落到B时，动能为多大？

    (3)从(1)、(2)的数据可得什么结论？产生误差的主要原因是什么？

     

    【答案】

    （1）（2）Ek =" 1.88" mJ（3）在实验误差允许的范围内，机械能守恒

    【解析】

    试题分析：(1)每两个计数点之间的时间间隔为：T=0.04s，

    重力势能的减小量为：

    B点时的速度为：

    重锤下落到B点时增加的动能为：

    根据计算结果可以得出该实验的实验结论：在误差允许的范围内，重锤减小的重力势能等于其动能的增加，验证了机械能守恒定律．

    重锤减小的重力势能略大于其增加的动能，其原因是重锤在下落时要受到阻力作用（对纸带的摩擦力、空气阻力），必须克服阻力做功，减小的重力势能等于增加的动能加上克服阻力所做的功．

    (2)；

    (3)在实验误差允许的范围内，重锤重力势能的减少等于其动能的增加，机械能守恒。产生误差的主要原因是重锤下落过程中受到阻力的作用(空气阻力、纸带与限位孔间的摩擦阻力及打点时的阻力)。

    考点：验证机械能守恒定律．

    点评：通过该题理解验证性实验的特点，把握实验原理，提升实验能力，该题是考查基础实验知识的好题．

     

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    I．在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=200g的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点．已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.8m/s2，那么
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    （1）计算B点瞬时速度时，甲同学用
    v
    2
    B
    =2gSOB    ，乙同学用vB=
    SAC
    2T
    ．其中所选择方法正确的是
     
    （填“甲”或“乙”）同学．
    （2）同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力，为此他计算出纸带下落的加速度为
     
    m/s2，从而计算出阻力f=
     
    N．
    （3）若同学丁不慎将上述纸带从OA之间扯断，他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的？
     
    ．（填“能”或“不能”）
    II．物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75W，额定电压值已模糊不清．他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U=
    		PR
    =
    		2×0.75
    V=1.22V    ．他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压．根据测量数据已绘出灯泡的U-I图线，如图所示．
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    A．电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）
    B．电流表A1（量程150mA，内阻约2Ω） 
    C．电流表A2（量程500mA，内阻约0.6Ω）
    D．滑动变阻器R1（0～20Ω）
    E．滑动变阻器R2（0～100Ω）
    F．电源E（电动势4.0V，内阻不计）
    G．开关S和导线若干
    H．待测灯泡L（额定功率0.75W，额定电压未知）
    （1）在下面所给定的实线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择
     
    （填“A1”或“A2”）；滑动变阻器选择
     
    （填“R1”或“R2”）．
    （2）从图线上分析该灯泡的额定电压应为
     
    V；这一结果大于开始时的计算结果，原因是
     
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （1）在“验证机械能守恒定律”的实验中
    ①下面列举了该实验的几个操作步骤：
    A．按照图1所示的装置安装器件；
    B．将打点计时器接到电源的“直流”上；
    C．先释放纸带，再接通电源打出一条纸带；
    D．测量纸带上某些点间的距离；
    E．根据测量的结果，分别计算重锤下落过程中减少的重力势能和增加的动能．
    其中操作不当的步骤是：
     
    （填选项对应的字母）．
    ②正确操作后打出的纸带如图2所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出AC的距离为s1，CE的距离为s2，打点的频率为f，则打C点时重锤下落的速率vc=
     
    ．
    ③实验中发现，重锤减小的重力势能大于重锤动能的增量，其主要原因是在重锤下落的过程中存在阻力作用（设阻力恒定），可以通过该实验装置测阻力的大小．若已知当地重力加速度为g，重锤的质量为m．试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落过程中受到的阻力大小F=
     
    ．
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    （2）某同学为了测定一只电阻的阻值，采用了如下方法：
    ①用多用电表粗测：多用电表电阻挡有4个倍率：分别为×1k、×100、×10、×1，该同学选择×100倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大（指针位置如图3中虚线所示）．
    为了较准确地进行测量，请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤：
    a．
     
    ．
    b．两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0Ω处．
    c．重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示，测量结果是
     
    ．
    ②该同学用伏安法继续测定这只电阻的阻值，除被测电阻外，还有如下实验仪器
    A．直流电源（电压3V，内阻不计）
    B．电压表V1（量程0-5V，内阻约为5kΩ）
    C．电压表V2（量程0-15V，内阻约这25kΩ）
    D．电流表A1（量程0-25mA，内阻约为1Ω）
    E．电流表A2（量程0-250mA，内阻约为0.1Ω）
    F．滑动变阻器一只，阻值0-20Ω
    G．电键一只，导线若干在上述仪器中，电压表应选择
     
    （填“V1”或“V2”），电流表应选择
     
    （填“A1”或“A2”）．请在图4所示的方框内画出电路原理图．
    ③根据所设计的实验原理图，将图5中实物连接成测量电路．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地重力加速度g＝9.80 m/s2，测得所用的重物的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图实－4－9所示)，把第一个点记作O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点．经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于________J，动能的增加量等于________J(取三位有效数字)．

     

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如实图6-2所示，两个质量分别为m1和m2的物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端(m1>m2)，1、2是两个光电门．用此装置验证机械能守恒定律．

     (1)实验中除了记录物块B通过两光电门时的速度v1、v2外，还需要测量的物理量是________．

    (2)用已知量和测量量写出验证机械能守恒的表达式_____________．

    实图6-2

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    科目：高中物理 来源：2011-2012学年山东省高一下学期第一次月考物理试题（解析版） 题型：实验题

    在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地重力加速度g＝9.80 m/s2，测得所用的重物的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图实－4－9所示)，把第一个点记作O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点．经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于________ J，动能的增加量等于________J(取三位有效数字)．

     

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