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为研究机械能的实验装置简化图

 发布时间：2022-02-18 17:33:05

㈠ 图（1）为“验证机械能守恒”的实验装置，图（2）为实验中所打出的一条纸带，试回答下列问题：（1）关于

（1）A、若为电磁打点计时器，则电源用4V-6V、50Hz的交流电源，故A错误；
B、实验版时应先接通电源让打点计时器权打点稳定后松开纸带让重物下落，这样可以打出更多的点有利于减小误差，故B正确；
C、实验中为了减小阻力的影响，重锤选用体积较小，且质量较大的重锤．故C错误；
D、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，因此重力势能的减小量大于动能的增加量，故D错误；
故选：B
（2）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=

XAC
2T
=
0.0314-0.0078
2×0.02
=0.59m/s
EkB=
1
2
mvB2=0.174J．
由此得出的结论是在实验误差允许的范围内减少的物体重力势能等于其增加的动能，物体自由下落过程中机械能守恒．
故答案为：（1）B（2）0.174，在实验误差允许的范围内减少的物体重力势能等于其增加的动能，物体自由下落过程中机械能守恒．

㈡ 某实验小组利用光电计时器，气垫导轨验证物块沿光滑斜面下滑过程中机械能守恒，实验装置简化如图甲所示，

①固定刻度读数为：5.5mm；
可动刻度读数：0.01mm×40.0=0.400mm；
螺旋测微器读数：5.5mm+0.400mm=5.900mm
②重力势能减小量：mgLsinα；
动能增加量：

1
2
mv22?
1
2
mv12；
要验证：mgLsinα＝
1
2
mv22?
1
2
mv12
故答案为：
①5.900mm（5.898～5.902）；
②gLsinα＝
1
2
v22?
1
2
v12（mgLsinα＝
1
2
mv22?
1
2
mv12）．

㈢ 如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。 （1）某同学按照正确操作选的纸带如图所示，

（1 ）0.190，0.186（0.187也可）
（2）9.69

㈣ 如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图.现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁

(16分)（1）(4分)AD（2）(4分)纸带与打点计时器之间有摩擦，用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差，计算势能变化时，选取始末两点距离过近，交流电频率不稳定。
(3) (8分)7.62;7.57

㈤ 如图1为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带，带

（1）通过打点计时器计算时间，故不需要秒表，打点计时器应该与交流电源连接，回需要刻答度尺测量纸带上两点间的距离．故A、D正确，B、C错误．
所以选：AD．
（2）不当的步骤是C，应先接通电源，后放开纸带，使计时器在纸带上打出点迹；
所以选：C．
（3）根据某段时间内的平均速度等于这段时间的中时刻速度，则有：v C =
.
v
AE =
x AE
t
=
x 1 + x 2 + x 3 + x 4
4
f
=
( x 1 + x 2 + x 3 + x 4 )f
4
；
故答案为：（1）AD；（2）C；（3）
( x 1 + x 2 + x 3 + x 4 )f
4
．

㈥ 为“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图．在实验中，已知电磁打点计时器工作周期T=0.02s，自由下落的

（1）重抄物下落时，相等时间内位移越来越大，可知纸带的左端与重物相连．
（2、3）根据纸带可以求出B点的瞬时速度，通过OB段研究验证机械能守恒．在此过程中，重力势能的减小量为：
△Ep=mgs2=2×9.8×0.206≈4.04J．
T=0.04s，B点的速度为：vB＝

s3?s1
2T
＝
0.289?0.129
0.08
m/s=2m/s
则动能的增加量为：△Ek＝
1
2
mvB2＝
1
2
×2×4J＝4.00J
（4）在误差允许的范围内，重力势能的减小量和动能的增加量相等，则重物下落的过程中机械能守恒．
故答案为：（1）左；（2）B；（3）4.04，4.00；
（4）在误差范围内，重物下落过程中机械能守恒．

㈦ 如图甲为“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图，在实验中，已知电磁打点计时器工作周期T=0.02s，自由

①从纸带上抄可以看出0点为袭打出来的第一个点，速度为0，重物自由下落，初速度为0，所以应该先打出0点，而与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以纸带的左端应与重物相连．
②根据在匀变速直线运动中某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得：
vB=

xAC
2T
=
0.256?0.176
2×0.02
=2.0m/s
③重力势能减小量：△Ep=mgh=0.5×9.8×0.214 J=1.05J；
此过程中物体动能的增加量△Ek=
1
2
mvB2=
1
2
×0.5×22=1.0 J
故答案为：①左；②2.0；③1.05；1.0

㈧ 如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．（1）为完成此实验，除了图中所示器材，还需要的器材有_____

（1）A、需要刻度尺测量纸带上两点间的距离．故A正确
B、通过打点计时器计算时间，故不版需要权秒表．故B错误
C、该实验可不测质量，因为mgh=

1
2
mv2，即只验证gh=
1
2
v2即可，故C错误
D、打点计时器应该与交流电源连接．故D正确
故选：AD．
（2）不赞同，在验证机械能守恒的实验中，由于存在阻力物体实际下落的加速度小于重力加速度，所以不应当用重力加速度g来表示某位置的速度，
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上点时小车的瞬时速度大小，即υ=
S3+S4
2T
．
故答案为：（1）AD（2）不赞同，υ=
S3+S4
2T

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