(8分)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、带铁夹的重物、导线、开关。回答下列问题:⑴为完成此实验,除了所给

◎ 题目

(8分)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、带铁夹的重物、导线、开关。回答下列问题:

⑴为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有      (填入正确选项前的字母);
A.秒表         B.刻度尺         C.0~6V的交流电源         D.0~6V的直流电源
⑵实验中误差产生的原因有                                                                
                                                                            (写出两个原因);
⑶若已知打点计时器的电源频率为50Hz,当地的重力加速度为g=9.80m/s2,重物质量为mkg,实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示,其中O为第一个点,A、B、C为另外3个连续点,由图中数据可知重物由O点运动到B点重力势能减少量ΔEp     J,动能增量ΔEk     J,得出的结论是                。(计算结果保留三位有效数字)

◎ 答案

⑴BC;⑵用刻度尺测量纸带上点之间的距离,即重物下落的高度时,会引起实验误差,纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦力,也会对实验造成误差;⑶7.62m,7.59m,在实验误差允许的范围内,机械能守恒。

◎ 解析


试题分析:⑴从实验提供的已有器材中可知,由于选用了电磁打点计时器,因此需要学生电源,且为低压交流电源,故选项C正确;选项D错误;实验过程中需要测量纸带上点之间的距离,即重物下落的高度,因此需要使用刻度尺,故选项B正确,本实验中无需测量时间,故选项A错误。
⑵在实验过程中,用刻度尺测量纸带上点之间的距离,即重物下落的高度时,读数(刻度尺需要估读)会引起此实验的偶然误差,纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦力,以及重物下落过程中所受的空气阻力等,也会对此实验造成系统误差;
⑶由图中数据可知重物由O点运动到B点的过程中,下降的高度为77.76cm=0.7776m,因此此过程中重力势能减少量ΔEp=mgh=m×9.80×0.7776J=7.62m,运动至B时重物对应的速度为:vB×102m/s=3.895m/s,所以重物由O点运动到B点的过程中,动能增量ΔEk-0=0.5×m×3.8952J=7.59m,通过ΔEp和ΔEk两者大小的比较可知,在实验误差允许的范围内,减少的重力势能与增加的动能几乎相等,即机械能守恒。

◎ 知识点

    专家分析,试题“(8分)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、带铁夹的重物、导线、开关。回答下列问题:⑴为完成此实验,除了所给…”主要考查了你对  【实验:探究小车速度随时间变化的规律】,【实验:探究弹力与弹簧伸长的关系】,【实验:探究加速度与力、质量的关系】,【实验:探究功与速度变化的关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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