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某同学利用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律:

(1)该同学开始实验时情形如图所示,接通电源释放纸带。请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方:
       ;②       
(2)该同学经修改错误并正确操作, 让质量为1kg的重锤下落,通过打点计时器在纸带上记录运动过程,打点计时器所接电源为频率是50 Hz的交变电源,纸带打点如下图所示.

纸带上O点为重锤自由下落时的打点起点(O、A间有点未画出),选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点(图中未画出),各计数点与O点距离如图所示,单位为mm,重力加速度为9.8m/s2,则:(结果保留三位有效数字)
根据纸带,打点计时器打下B点时,重锤速度vB       ,重锤动能EkB       从开始下落算起,打点计时器记录B点时,重锤势能减少量为      .由此可以得到的实验结论是:         

(1) ①打点计时器接了直流电; ②重锤离打点计时器太远
(2)1.18m/s    0.690J   0.692J  在实验误差充许的范围内重锤下落过程机械能守恒

解析试题分析:(1)本实验使用的是打点计时器,根据打点计时器的工作原理,必须使用交流电源,而该同学采用的是直流电源;纸带总长约1米左右,且尽可能在纸带上多打一些点,所以应让重物紧靠打点计时器,而该同学将重物放的位置离打点计时器太远,故该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方是:①打点计时器接了直流电; ②重物离打点计时器太远。
(2) 打点计时器所接电源为频率是50 Hz的交变电源,选取的计数点A、B、C、D依次间隔一个点,所以相邻的计数点的时间间隔是。根据匀变速直线运动的规律:某段时间内的平均速度大小等于这段时间中间时刻的瞬时速度大小,则有:

根据动能的定义得:,从开始下落算起,打点计时器记录B点时,重锤势能减少量为
从前面的计算可以看出重锤动能增加量近似等于重锤势能减少量,即在误差允许的范围内重锤下落过程机械能守恒。
考点:本题考查验证机械能守恒定律,意在考查考生对打点计时器的应用、实验原理、实验步骤和数据处理方法的理解和掌握。

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

(10分)一实验小组准备探究元件Q的伏安特性曲线,他们设计了如图所示的电路图。请回答下列问题:

(1)考虑电表内阻的影响,该无件电阻的测量值    (选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
(2)实验测得表格中的7组数据。请在坐标纸上作出该元件的I-U图线。

(3)为了求元件Q在I-U图线上某点的电阻,甲同学利用该点的坐标(U、I),由求得。乙同学作出该点的切线,求出切线的斜率k,由求得。其中        (选填“甲”或“乙”)同学的方法正确。

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

(8分)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中,装置如图甲所示,实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次测出相应的弹簧总长度。

(1)某同学通过以上测量后把6组数据描点在坐标图乙中,请作出F-L图线;
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0=__________cm,劲度系数k=___________N/m。

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

.(6分)在研究平抛物体的运动的实验中,在一次实验中用方格纸,方格边长L=20cm,通过实验,记录了小球在运动途中的三个位置,如图(c)所示,,则该小球做平抛运动的初速度为______m/s;B点的竖直分速度为________m/s( g取10m/s2)。

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

(1)如图所示,一竖直弹簧下端固定于水平地面上,小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端,经几次反弹以后小球落在弹簧上静止于某一点A,则(   )

A.h愈大,弹簧在A点的压缩量愈大
B.弹簧在A点的压缩量与h无关
C.小球第一次到达A点时的速度与A位置无关
D.h愈大,小球第一次到达A点时的速度愈大
(2)在探究功与速度关系实验中为什么要把小木板一端垫高                   ?          

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(9分)热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)。正温度系数电阻器(PTC)在温度升高时电阻值越大,负责温度系数电阻器(NTC)在温度升高时电阻值越小,热敏电阻的这种特性,常常应用在控制电路中。某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻Rx(常温下阻值约为10.0Ω)的电流随其两端电压变化的特点。
A.电流表A1(量程100mA,内阻约1Ω)
B.电流表A2(量程0.6A,内阻约0.3Ω)
C.电压表V1(量程3.0V,内阻约3kΩ) 
D.电压表V2(量程15.0V,内阻约10kΩ)
E.滑动变阻器R(最大阻值为10Ω)   
F.滑动变阻器R′(最大阻值为500Ω)
G.电源E(电动势15V,内阻忽略)      H.电键、导线若干
①实验中改变滑动变阻器滑片的位置,使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大,请在所提供的器材中选择必需的器材,应选择的器材为电流表        ;电压表      ;滑动变阻器           。(只需填写器材前面的字母即可)
②请在所提供的器材中选择必需的器材,在虚线框内画出该小组设计的电路图。

③该小组测出热敏电阻R1的U—I图线如曲线I所示。请分析说明该热敏电阻是         热敏电阻(填PTC或NTC)。
④该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的U—I图线如曲线II所示。然后又将热敏电阻R1、R2分别与某电池组连成如图所示电路。测得通过R1和R2的电流分别为0.30A和0.60A,则该电池组的电动势为         V,内阻为         Ω。(结果均保留三位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

(10分)某同学自制了一只水果电池,并选用下列器材测量该电池的电动势与内阻.
A、电压表:量程0.6V,内阻约2kΩ
B、电阻箱:0-9999Ω
C、电键与导线若干

用上述器材连接的电路如图所示,测得了U与R的数据,并计算出了相应的数据,见下表:

 
1
2
3
4
5
R(Ω)
500
1000
1500
2000
2500
U(V)
0.20
0.30
0.36
0.40
0.43
1/U(V-1
5.0
3.3
2.8
2.5
2.3
1/R(×10-4Ω-1
20.0
10.0
6.7
5.0
4.0
I=U/R(×10-4 A)
4.0
3.0
2.4
2.0
1.7
(1)要测定电源电动势与内阻,需从上表中选择适当的两组数据,并在右图中作出相应的图象;

(2)利用所作的图象,测得电源电动势E=  V,电源内阻r=  Ω.(结果保留两位有效数字)
(3)此电路测电动势与内阻的测量值与真实值的关系是:E    E、r   r(选填“<”、“>”或“=”)

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

(9分)小汽车仪表台内的鼓风机靠的是一种电动势约为10V,内阻约为30Ω的电池驱动的,已知该电池允许输出的最大电流为55mA,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示电路进行实验,图中电流表的内阻RA=15Ω,R为电阻箱,阻值范围0-999.9Ω,RO为定值电阻,对电源起保护作用。

(1)该同学接入符合要求的RO后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读取电流表的示数,记录多组数据,作出 了如图乙所示的图线,则根据图线可求得该电池的电动势为E=    V, r=   Ω
(2)冬天为了防止汽车仪表玻璃起雾,可用通电电阻加热,用图丙所示10根阻值皆为30Ω的电阻条和上述电池,现在要使整个电路中电阻条上消耗的功率最大,且要求电阻条数最少,请在图丙中画出电路连线。

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

(6分)一个有一定厚度的圆盘,可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动,圆盘加速转动时,角速度的增加量Δω与对应时间Δt的比值定义为角加速度β(即β=)。我们用电磁打点计时器、米尺、游标卡尺、纸带、复写纸来完成下述实验:(打点计时器所接交流电的频率为50Hz,A、B、C、D 为计数点,相邻两计数点间有四个点未画出)
①如图甲所示,将打点计时器固定在桌面上,将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔,然后固定在圆盘的侧面,当圆盘转动时,纸带可以卷在圆盘侧面上;
②接通电源,打点计时器开始打点,启动控制装置使圆盘匀加速转动;
③经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量。
(1)用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙 所示,圆盘的半径r为           cm;
(2)由图丙可知,打下计数点B时,圆盘转动的角速度为         rad/s;(3),圆盘转动的角加速度大小为         rad/s2; ( (2),(3)问中计算结果保留三位有效数字)

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