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(1)在“验证机械能守恒定律”的实验中,利用重锤拖着纸带自由下落通过打点计时器并打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.
①在实验过程中,下列的说法正确的是:   
A.必须使用的测量仪器有:打点计时器、天平和刻度尺
B.纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上
C.实验中其他条件不变时,选用重锤质量的大小不影响实验的误差
D.选纸带上任意两点的数据都可以验证机械能守恒定律
②按图a所示安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图b所示.图中O点为为打点起始点(速度为零).选取纸带上打出的连续点A、B、C、…,测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3,已知重锤质量为m,当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T.为验证此实验过程中机械能是否守恒,需要计算出从打下O点到打下F点的过程中,重锤重力势能的减少量△Ep=    ,动能的增加量△Ek=    ( 用题中所给字母表示 ).
(2)用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,所用电流表和电压表的内电阻分别约为0.1Ω和1kΩ,如图所示为所需的器材.
①在方框内画出实验电路图
②把器材连成实验电路,注意两个电表要选用适当量程,并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大.
③一位同学记录的6组数据见下表,试根据这些数据在图中画出U-I图线.
④根据图线求出电池的电动势E=    V,内阻r=    Ω.
I/A0.120.200.310.320.500.57
U/V1.371.321.241.181.191.05
⑤这位同学对以上实验进行了误差分析.其中正确的是   
A、实验产生的系统误差,主要是由于电压表的分流作用
B、实验产生的系统误差,主要是由于电流表的分压作用
C、实验测出的电动势小于真实值
D、实验测出的内阻大于真实值.
【答案】分析:(1)①根据实验目的以及机械能守恒定律的表达式,可明确该实验需要测量的物理量;
②写出机械能守恒的表达式,可正确解答本题.
(2)①根据实验的原理可得出实验电路图;
②根据原理图将实物图连接,注意导线不能交叉,滑动变阻器应接右下方接线柱;
③根据表中数据可以在坐标轴中采用描点法作图得出图象;
④由闭合电路欧姆定律可得出路端电压与电流的关系,则由数形关系可得出电动势和内阻;
⑤由电流表及电压表的内阻对电路的影响可得出系统误差,根据图象法可得出误差分析.
解答:解:(1)①:①A、根据机械能守恒的表达式,可知不需要测量质量,故A错误;
B、为了减小误差,纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上,故B正确;
C、由于阻力实际不能忽略,故若重物质量过小,阻力的影响较大,结果误差较大,故C错误;
D、为了减小误差,应取距离较大的两个点进行测量计算,故D错误.
故选B.
②重力势能减小量等于mgh,而OF两点的距离为h2,故减小的重力势能等于mgh2
F点的速度等于EG段的平均速度,故v=,则F点的动能等于:mv2=
(2)①测电动势和内电阻只需得出电源的路端电压及流过电源的电流即可,故采用限流接法,注意由于电源内阻较小,故电路采用电压表内接法,答案如图甲;
②按选定的原理图,将实物图连接,注意先连接串联部分,再把电压表并入;因题意中给出的是干电池的电动势和内阻,故电压表量程应选3V;而由表中数据可知,电路中电流最大为0.57A,故电源表应选择0.6A量程;故答案如图乙;
③利用表中数据进行描点,由图可知有点误差较大,应舍去,答案如图所示;
④由闭合电路欧姆定律可知,U=E-Ir可知,图象与纵坐标的交点为电源的电动势,故电动势约为1.45V(1.43-1.47均正确);图象的斜率表示电源的内阻,由图可知,当电压为1.0V时,电路中电流为0.65A,故r=Ω=0.69Ω(0.60-0.80均按正确)
⑤本实验的误差是由于电路的选择而造成的,误差来自于电压表的分流,故误差无法通过多次测量取平均值而减小,故A正确,B错误;
在本实验中由于电压表的分流使电流表示数小于真实值,故测量图象应向下平滑,故测得的电动势偏小,同时由于斜率也偏小,故内阻也小于真实值;故选AC.
故答案为:(1)①B;②
(2)①②③如上图;④1.45V(1.43-1.47均正确);0.69Ω(0.60-0.80均按正确);⑤AC.

点评:本题考查电学实验和力学实验,在解决实验问题时要注意实验的原理有实验中的注意事项,特别是测量电动势和内电阻的实验中要注意数据的处理及图象的应用.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

(1)在“验证机械能守恒实验”中,有如下步骤:在竖直放置的铁架台上端固定一个电磁铁(如图甲),通电时,小球被吸在电磁铁上,断电时,小球自由下落.铁架台上有可以移动的光电门.当小球经过光电门时,光电计时装置能测出小球通过光电门所用时间△t.

①如图乙所示,用游标卡尺可测得小钢球的直径:d=
0.52
0.52
cm;实验时将小钢球从图示位置由静止释放,由数字计时器读出小球通过光电门的时间△t=1.2×10-2s,则小球经过光电门时的瞬时速度为
0.43
0.43
m/s(保留2位有效数字).
②在本次实验中还必须测量的物理量是
小球出发点到光电门的距离L
小球出发点到光电门的距离L
(请用文字说明并用相应的字母表示).
③本实验通过比较
gL
gL
d2
2△t2
d2
2△t2
(用以上所测量的物理量符号表示),在实验误差允许的范围内相等,就可以验证小球机械能守恒.
(2)某同学利用如图所示装置探究“加速度和力、质量的关系”的实验中,测得滑块的加速度a和拉力F的数据如表所示:

F/N 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
a/(m?s-2 0.11 0.19 0.29 0.40 0.51
①根据表中的数据在图所示的坐标中作出a-F图象;
②滑块质量为
1.00
1.00
 kg.
③图象(或延长线)与F轴的截距的物理意义是
滑块所受到的摩擦力
滑块所受到的摩擦力

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

Ⅰ.(1)在验证机械能守恒定律的实验中,实验装置如图所示.实验要验证的是重物重力势能的减少量是否等于它动能的增加量.以下步骤仅是实验操作中的一部分,请将必要的步骤挑选出来,并且按正确的顺序排列:
ACGEF
ACGEF
(填代号).
A.把电火花打点计时器固定在铁架台上,并用导线把它和交流电源连接起来
B.用天平称出重锤的质量
C.把纸带的一端固定在重锤上,另一端穿过电火花打点计时器的限位孔,把重锤提升到一定的高度
D.用秒表测出重锤下落的时间
E.释放纸带
F.重复几次,得到3~5条符合要求的纸带
G.接通电源
(2)根据纸带算出相关各点的速度v,量出由静止开始下落的距离h,以
v2
2
为纵轴,以h为横轴画出的图线应是下图中的
B
B
,就证明机械能是守恒的,图象的斜率代表的物理量是
g
g

Ⅱ.如图是测量小灯泡U-I关系的实验电路,表格中记录的是某次实验的测量数据.
实验
序号
1 2 3 4 5 6 7 8
U(V) 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
I(A) 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.205 0.215
(1)下列电源和滑动变阻器可供选择的是
D
D

A.电动势为3V,内阻为1Ω的电池组和总阻值为100Ω的滑动变阻器
B.电动势为4.5V,内阻为1.5Ω的电池组和总阻值为100Ω的滑动变阻器
C.电动势为3V,内阻为1Ω的电池组和总阻值为10Ω的滑动变阻器
D.电动势为4.5V,内阻为1.5Ω的电池组和总阻值为10Ω的滑动变阻器
E.电动势为4.5V,内阻为1.5Ω的电池组和总阻值为150Ω的滑动变阻器
(2)在按照实验序号的先后得到以上数据的过程中,滑动变阻器的滑片移动的方向是
a→b
a→b
(选填“a→b”或“b→a”).
(3)在方格纸内画出小灯泡的U-I曲线.分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而
增大
增大
(填“变大”、“变小”或“不变”).
(4)将上述小灯泡接入到如图乙所示的电路中,定值电阻R=24Ω,电源电动势E=3V、内阻r=1Ω,则在这个电路中,小灯泡的电阻大小为
5
5
Ω.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(1)在验证机械能守恒定律的实验中,有位同学按以下步骤进行实验操作:
A.用天平称出重锤和夹子的质量
B.固定好打点计时器,将连着重锤的纸带穿过限位孔,用手提住,且让手尽量靠近打点计时器
C.接通电源,松开纸带,开始打点.并如此重复多次,以得到几条打点纸带
D.取下纸带,挑选点迹清晰的纸带,记下第一个打下的点O,在距离O点较近处选择几个连续计数点
E.测出纸带上各个计数点到O点的距离,得到这些点对应时刻重锤下落高度
F.利用测量数据,计算出这些点对应时刻的物体速度
G.利用上述数据,计算各点对应的重力势能减少量和动能增量,并进行比较
以上步骤中,不必要的步骤是
A
A
(填写代表字母);
有错误或不妥的步骤是
BD
BD
 (填写代表字母).
(2)某同学用正确的步骤和操作进行试验,得到一条清晰的纸带,电源频率为50赫兹,O为打下的第一个点(初速度为零),各相邻的点间距如图所示,已知当地的重力加速度为9.8m/s2,重锤质量为1.0kg,则从O到C这段时间内,重锤重力势能的减少量为
8.25
8.25
J,重锤动能的增加量为
8.00
8.00
J.(结果保留三位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网电磁打点计时器是一种计时装置,请根据电磁打点计时器的相关实验回答下列问题:
(1)在验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1kg的重锤自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图所示,(相邻计数点的时间间隔为0.02s),单位:cm,g=10m/s2.那么:
①纸带的
 
端与重物相连.(填“左”或“右”)
②从起点O到打下计数点B的过程中,重力势能的减小量△EP=
 
,物体动能的增加量△E K=
 
.(取三位有效数字)
③通过计算,数值△EP 与△E K并不相等,这是因为
 

(2)某同学在测定匀变速直线运动的加速度时,得到了几条较为理想的纸带.他已在每条纸带上按每5个点取好计数点,即两计数点之间的时间间隔为0.1s,依打点先后编为0、1、2、3、4、5.由于不小心,几条纸带都被撕断了,如图所示,请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答
①B、C、D三段中选出从纸带A上撕下的那段应该是
 

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②打A纸带时,物体的加速度大小是
 
m/s2.(取三位有效数字)

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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(g取9.8 m/s2):
①所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还需
BD
BD
(填字母代号)中的器材.
A.直流电源  B.交流电源  C.游标卡尺  D.毫米刻度尺  E.天平及砝码  F.秒表
②正确使用打点计时器,打出的某一条纸带如图1,O是纸带静止时打的点,1、2、3、4、5、6是依次打的6个点,已知电源频率是50Hz.利用图1中给出的数据可求出打第4点时的速度v4=
0.765
0.765
 m/s.
(2)用如图2所示的电路测量电源的电动势E和内电阻r.
提供的器材有:保护电阻R0(准确阻值是50Ω)、电阻箱R1(0~100Ω)、电阻箱R2(0~200Ω)、电源(电动势约6V,内阻约1Ω)、单刀单掷开关S1和单刀双掷开关S2、导线若干.
供选择的器材有:电流表A1(量程6mA)、电流表A2(量程60mA)、电流表A3(量程0.6A).①电流表应该选
A2
A2

②实验操作步骤是:闭合开关S1,电阻箱R1选取合适的阻值,
闭合开关S2至接线柱1
闭合开关S2至接线柱1
,读取并记录
电阻箱R1阻值和电流表的电流强度I1
电阻箱R1阻值和电流表的电流强度I1
;电阻箱R2选取合适的阻值,保持开关S1闭合,
闭合开关S2至接线柱2
闭合开关S2至接线柱2
,读取并记录
电阻箱R2阻值和电流表的电流强度I2
电阻箱R2阻值和电流表的电流强度I2
.(明确写出读取并记录的物理量的名称和符号)
③电动势表达式E=
E=
I1I2(R1-R2)
I2-I1
E=
I1I2(R1-R2)
I2-I1
,内电阻表达式r=
r=
I1R1-I2R2
I2-I1
-R0
r=
I1R1-I2R2
I2-I1
-R0
.(用已知和②中读取并记录的物理量的符号表示)

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