1.在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列说法或做法正确的是( )
A.必须用秒表测重物下落的时间
B.选用质量小的重物可减小实验误差
C.实验时必须先用天平测出重物的质量
D.实验中不得用公式v=求下落高度h时的速度
解析:实验中通过打点计时器计算时间,不需要秒表,A错误;实验供选择的重物应该是相对质量较大、体积较小的物体,这样能减少摩擦阻力的影响,B错误;因为是比较mgh、mv2的大小关系,故m可约去,不需要测出重物的质量,C错误;若用公式v=求下落高度h时的速度,表明就已经承认了机械能守恒,这与本实验“验证机械能守恒定律”的目的矛盾,D对.
答案:D
2.在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中,有如下可供选择的实验器材:重物、打点计时器、纸带、秒表、导线,其中不必要的器材是________.如果某次实验打出的纸带如图所示,并已知相邻两个计数点之间的时间间隔为0.04 s,所用重物的质量为0.20 kg.则打C点时重物的动能为________J,从O点到C点减少的重力势能为________J.(重力加速度g取9.80 m/s2,计算结果请保留两位有效数字)
解析:打点计时器本身是计时打点的,故不需要秒表计时;C点的瞬时速度vC==m/s≈2.33 m/s,则打C点时重物的动能Ek=mv2=×0.20×2.332 J≈0.54 J;从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中,物体重力势能的减少量Ep=mgh=0.20×9.8×0.280 5 J≈0.55 J.
答案:秒表 0.54 0.55
3.在“验证机械能守恒定律”的实验中:
(1)(多选)从下列器材中选出实验所必需的,其编号为________.
A.打点计时器(包括纸带) B.重锤
C.天平 D.毫米刻度尺
E.秒表(或停表) F.运动小车
(2)进行实验时,为保证重物下落时初速度为零,应________.
A.先接通电源。再释放纸带
B.先释放纸带,再接通电源
(3)(多选)下列说法中正确的是________.
A.实验中用打点计时器时,一定用到低压直流电源
B.选用重物时,同样大小、形状的重物应选重一点的比较好
C.要选用第1、2两点距离接近2 mm的纸带
D.实验结果总是动能增加量略小于重力势能的减少量
解析:(1)打点计时器(含纸带)、重锤是必需的,为了测量计数点的距离,需要毫米刻度尺;因为是比较mgh、mv2的大小关系.故m可约去,不需要测出重物的质量,不需要用天平;打点计时器本身可以计算时间,所以不需要秒表,实验用的是重锤,不需要运动小车.故选A、B、D.
(2)开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放纸带,让它带着纸带一同落下.这样有利于数据的采集和处理,减少实验误差.故选A.
(3)电火花计时器不用低压电源,电磁打点计时器用低压交流电源,故A错误;为了减小空气阻力的影响,在选择重物时,要选择密度大的,即选择质量大体积小的重物,B正确;由公式h=gt2可知,若开始第1、2两点间的距离为2 mm,则打第1个点时的速度为零,这样只需比较mgh、mv2的大小关系即可,实验方便,C正确;由于空气阻力和纸带与计时器摩擦的影响,实验结果总是动能增加量略小于重力势能的减少量,故D正确.
答案:(1)ABD (2)A (3)BCD
4.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m=1.00 kg的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图所示.O为第1个点,A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点.已知打点计时器每隔0.02 s打一个点,当地的重力加速度为g=9.80 m/s2,那么:
(1)根据图上所得的数据,应取图中O点到________点来验证机械能守恒定律;
(2)从O点到(1)问中所取的点,重物重力势能的减少量ΔEp=________J,动能增加量ΔEk=________J(结果保留三位有效数字).
解析:(1)由题图中所给数据只能计算出B点的瞬时速度,故选OB做研究.
(2)vB==×10-2 m/s=1.92 m/s,ΔEk=mv=×1.00×1.922 J=1.84 J,ΔEp=mgOB=1.00×9.80×19.20×10-2 J=1.88 J.
答案:(1)B (2)1.88 1.84