在验证机械能守恒的实验中(实验装置如图),有下列A至F六个步骤:A.将打点计时器竖直固定在铁架台上B.接通电源,再松开纸带,让重锤自由下落C.取下纸带,更换纸带(或将纸带翻个

◎ 题目

在验证机械能守恒的实验中(实验装置如图),有下列A至F六个步骤:
A.将打点计时器竖直固定在铁架台上
B.接通电源,再松开纸带,让重锤自由下落
C.取下纸带,更换纸带(或将纸带翻个面),重新做实验
D.将重锤固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提纸带
E.选择一条纸带,用刻度尺测出重锤下落的高度h1、h2、h3、…… hn ,计算出对应的即时速度vn
F.分别算出,比较在实验误差范围内是否相等.

(1)以上实验步骤按合理的操作步骤排列应该是                                    
某个实验小组的甲乙两位同学按照正确的操作选得纸带如图示.其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.用毫米刻度尺测得O到A、B、C各点的距离分别为hA =9.51cm、hB=12.42cm、hC=15.70cm,现利用OB段所对应的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度g=9.80m/s2,打点计时器所用电源频率为f=50Hz,设重锤质量为0.1kg.

(2)根据以上数据可以求得重锤在OB段所对应的运动过程中减小的重力势能为__________J(计算结果保留三位有效数字,下同),而动能的增加量为________J.实验发现二者并不完全相等,请指出一个可能的原因__________________________________-------.
(3)处理数据过程中,甲乙两位同学分别发现了一种计算B点对应时刻物体速度vB的新思路:
甲同学发现,图中的B是除起始点外打点计时器打下的第n个点.因此可以用从O点到B点的时间nT(T是打点计时器的打点周期)计算,即vB =gnT,再依此计算动能的增量.
乙同学认为,可以利用从O点到B点的距离hB计算,即,再依此计算动能的增量.
你认为,他们新思路中(  )
A.只有甲同学的思路符合实验要求   B.只有乙同学的思路符合实验要求
C.两位同学的思路都符合实验要求    D.两位同学的思路都不符合实验要求
(4)在上图纸带基础上,某同学又选取了多个计数点,并测出了各计数点到第一个点O的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以为纵轴画出的图线应是如下图中的          .图线的斜率表示           

◎ 答案

(1)A D B C E F      (2)  0.122   0.120     受到空气阻力和纸带与限位孔之间的摩擦力
(3) D(4) C  g

◎ 解析


试题分析:(1)该实验步骤:①仪器的安装②打纸带③选纸带,所以合理的操作步骤是A D B C E F。
(2)重锤在OB段所对应的运动过程中重力势能的减少量为,打点计时器打下B点时,重锤的速度为,动能的增加量;受到空气阻力和纸带与限位孔之间的摩擦力,减少的重力势能一部分转化为增加的动能,另一部分克服摩擦力做功转化为内能。
(3)重锤在下落过程中由于受到空气阻力及纸带和限位孔之间的摩擦力,所以不是自由落体运动,因此,甲乙两个同学计算B点对应的瞬时速度的思路均不正确,所以正确选项为D。
(4)在实验误差范围内,重力势能的减小量和动能的增加量相等,因此,有,即,对应的图线是一条过原点的倾斜直线,直线的斜率表示加速度g。

◎ 知识点

    专家分析,试题“在验证机械能守恒的实验中(实验装置如图),有下列A至F六个步骤:A.将打点计时器竖直固定在铁架台上B.接通电源,再松开纸带,让重锤自由下落C.取下纸带,更换纸带(或将纸带翻个…”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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