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在验证机械能守恒定律的实验中,质量为m 的重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图所示,相邻记数点时间间隔为0.02s,长度单位是cm,g取9.8m/s2.求:

(1)该实验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
D
D
(填字母代号)中的器材.
A.直流电源、天平及砝码                 B.直流电源、毫米刻度尺
C.交流电源、天平及砝码                 D.交流电源、毫米刻度尺
(2)打点计时器打下记数点B时,物体的速度VB=
0.96
0.96
 m/s(保留两位有效数字);
(3)从点O到打下记数点B的过程中,物体重力势能的减小量△EP=
0.47m
0.47m
 J,动能的增加量△EK=
0.46m
0.46m
  J(保留两位有效数字);
(4)根据题中提供的条件,可求出重锤实际下落的加速度a=
9.5
9.5
 m/s2.(保留两位有效数字)
(5)即使在实验操作规范,数据测量及数据处理很准确的前提下,该实验测得的△EP 也一定略大于△EK,这是实验存在系统误差的必然结果,试分析该系统误差产生的主要原因为
重锤和纸带都受到阻力的作用,因此机械能有损失
重锤和纸带都受到阻力的作用,因此机械能有损失
分析:(1)打点计时器是利用交流电的电流随时间周期性变化而设计的,需要刻度尺测量长度,机械能守恒式mgh=
1
2
mv 
中m可以约去,可以不测量;
(2)根据平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解B点速度;
(3)根据△EP=mghB求解重力势能的减小量,根据,△EK=
1
2
mvB2求解动能的增加量;
(4)匀变速直线运动中,在相等的时间间隔T内位移的差值是个定值:△x=aT2,根据该推论式求解加速度;
(5)由于阻力的作用,重力势能的减小量略大于动能的增加量.
解答:解:(1)试验中,不需要知道m的大小,所以不需要天平,打点计时器使用交流电,需要刻度尺测量长度,故选D;
(2)在匀加速直线运动中,平均速度等于中间时刻的瞬时速度,故:
vB=
(6.91-3.07)×10-2m
0.02s×2
=0.96m/s;
(3)重力势能的减小量△Ep=mghB=0.47m(J)
△EK=
1
2
mvB2=0.46m(J);
(4)匀变速直线运动中,在相等的时间间隔T内位移的差值是个定值:△x=aT2
带入数据:△x=(6.91-4.08)×10-2m-(4.80-3.07)×10-2m,T=0.02s,得a=9.5m/s2
(5)重锤和纸带都受到空气阻力和纸带运动过程中的摩擦力的作用,因此机械能有损失.
故答案为:(1)D;(2)0.96;(3)0.47m,0.46m;(4)9.5;(5)重锤和纸带都受到阻力的作用,因此机械能有损失.
点评:本题关键是明确匀变速直线运动的几个重要推论:平均速度等于中间时刻的瞬时速度;在相等的时间间隔T内位移的差值是个定值:△x=aT2;同时结合动能和势能的定义式列式分析,不难.
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科目:高中物理 来源: 题型:

下列有关高中物理实验的描述中,正确的是(  )

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电磁打点计时器是一种计时装置,请根据以下电磁打点计时器的相关实验回答下列问题:
在验证机械能守恒定律的实验中,质量
m=lkg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,长度单位为cm,当地的重力加速度g=9.80m/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,重力势能的减小量为△EP=
0.47
0.47
J,物体动能的增加量AEk=
0.46
0.46
  J.(计算结果取两位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:

在“验证机械能守恒定律”的实验中,把质量为50g的钩码固定在纸带下端,让纸带穿过打点计时器,接通电源,松开纸带,让钩码自由下落,在纸带上打下一系列的点,用刻度尺测量起点O到各点的距离,并知道交流电源的频率为50Hz,空气阻力不可忽略.由上述数据,在此实验中可以做到
BC
BC

A.测出当地重力加速度的精确值         B.计算出纸带上某点对应的钩码的动能
C.计算钩码在下落过程中受到的合外力    D.准确地验证机械能守恒定律.

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科目:高中物理 来源: 题型:

在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器所用电源频率为50Hz,若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图所示.
①纸带的
(选填:左、右)端与重物相连.
②选择纸带时,要求打出的第1、2两点间距约为2mm,其理由是重物的运动可视为
自由落体运动
自由落体运动
运动.
③打点计时器打下计数点B时,物体的速度VB=
0.98m/s
0.98m/s

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科目:高中物理 来源: 题型:

在“验证机械能守恒定律”实验中,
(1)电磁打点计时器与电源相接,图甲中接线正确的是
 
(填“A”或“B”);
(2)已知重锤质量为m,当地重力加速度为g,经正确操作后获得的一条纸带如图乙所示,x1、x2、x3…x7、x8为各个点迹的坐标,请写出从计数点C到计数点D两点间对应运动过程中重锤m的动能变化量的表达式
 
,势能变化量的表达式
 

(3)比较重锤m动能变化量和势能变化量会得出什么结果?产生的原因是什么?
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