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    17．为验证机械能守恒，某同学完成实验如下：该同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的频率为50Hz的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．

    ①他进行了下面几个操作步骤：
    A．按照图a示安装器件；
    B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
    C．用天平测出重锤的质量；
    D．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；
    E．测量纸带上某些点间的距离；
    F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
    其中没有必要进行的步骤是C，操作不当的步骤是B．
    ②设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g．图b是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点．根据测得的s1、s2、s3、s4写出重物由B点到D点势能减少量的表达式mg（s3-s1），动能增量的表达式$\frac{m{s}_{4}（{s}_{4}-2{s}_{2}）}{8{T}^{2}}$．由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是小于（填“大于”、“等于”或“小于”）重力势能的减小量．
    ③该同学根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以$\frac{{v}^{2}}{2}$纵轴、以h为横轴画出图象，应是图中的C．

    分析 ①根据实验的原理以及操作中的注意事项确定没有必要的步骤以及操作不当的步骤．
    ②根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B、D的速度，从而得出动能的增加量．结合能量守恒分析动能增量与重力势能减小量的关系．
    ③根据机械能守恒得出$\frac{{v}^{2}}{2}-h$的关系式，结合关系式确定正确的图线．

    解答 解：①将打点计时器接到电源的“交流输出”上，故B错误．
    该实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，两端都有质量，可以约去，所以不必要测量重锤的质量，故C不必要．
    ②重物由B点到D点重力势能减少量△Ep=mg（s3-s1），B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{s}_{2}}{2T}$，D点的瞬时速度${v}_{D}=\frac{{s}_{4}-{s}_{2}}{2T}$，则动能的增加量△Ek=$\frac{1}{2}m{{v}_{D}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{m{s}_{4}（{s}_{4}-2{s}_{2}）}{8{T}^{2}}$．
    由于重锤下落时要克服阻力做功，可知实验中动能的增加量小于重力势能的减小量．
    ③根据机械能守恒得，$mgh=\frac{1}{2}m{v}^{2}$，即$\frac{1}{2}{v}^{2}=gh$，可知$\frac{{v}^{2}}{2}$-h的图线为过原点的倾斜直线，故C正确．
    故答案为：①C，B，②mg（s3-s1），$\frac{m{s}_{4}（{s}_{4}-2{s}_{2}）}{8{T}^{2}}$，小于，③C．

    点评 解答实验问题的关键是明确实验原理、实验目的，了解具体操作，同时加强应用物理规律处理实验问题的能力，注意图象斜率的含义．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    19．一个质点做变速直线运动的v-t图象如图所示，下列说法中正确的是（　　）
    A．第1 s内与第5 s内的速度方向相反
    B．第1 s内的加速度大于第5 s内的加速度
    C．OA、AB、BC段的加速度大小关系是aBC＞aOA＞aAB
    D．OA段的加速度与速度方向相同，BC段的加速度与速度方向相反

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    8．如图所示，三个带电小球A、B、C可视为点电荷，所带电荷量分别为+Q、-Q、+q，A、B固定在绝缘水平桌面上，C球质量为m，并带有小孔，穿在动摩擦因数处处相同的粗糙绝缘直杆上，绝缘杆竖直放置在A、B连线的中点处，将C从杆上离桌面h高处由静止释放，下落至桌面时速度恰好为零．C沿杆下滑时带电量保持不变，那么C在下落过程中，以下判断正确的是（　　）
    A．所受摩擦力变大
    B．加速度一直增大
    C．电势能不变
    D．下落过程中因摩擦而产生的热量为mgh

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    5．如图甲，同一均匀介质中的一条直线上有相距12m的两个振幅相等的振源A、B，从0时刻起，A、B同时开始振动，且都只振动了一个周期．图乙为A的振动图象，图丙为B的振动图象．若A向右传播的波与B向左传播的波在0.3s时相遇，则下列说法正确的是（　　）
    A．两列波在A、B间的传播速度均为40m/s
    B．在两列波的相遇过程中，A、B连线的中点C为振动减弱点
    C．在0.9s时，质点B经过平衡位置且振动方向向上
    D．两个波源振动的相位差为π

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    12．用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．

    ①下列列举了该实验的n个操作步骤：
    A．按照图示的装置安装器件；
    B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
    C．用天平测量出重锤的质量；
    D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
    E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；
    F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．
    指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步聚，将其选项对应的字母填在下面的空行内，并说明其原因．
    答：步骤B是错误的．应该接到电源的交流输出端．步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带．步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去．
    ②利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．如图2所示．根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为s 0，点A、C间的距离为s 1，点C、E间的距离为s 2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a=$\frac{（{s}_{2}-{s}_{1}）{f}^{2}}{4}$．
    ③在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落过程存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小．若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是重锤的质量m．试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为F=$m[g-\frac{（{s}_{2}-{s}_{1}）{f}^{2}}{4}]$．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    2．在用重锤自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中，如果纸带上前面几点比较密集，不够清楚，可舍去前面比较密集的点，在后面取一段打点比较清楚的纸带，同样可以验证．如图1所示，取O点为起始点，相邻各点的间距已量出并标注在纸带上，若已知：所用打点计时器的打点周期为T，当地重力加速度为g．

    （1）实验中要尽量减少实验误差，必须注意哪些方面C．（填序号）
    A．实验中，在体积和外形相同的前提下，应选用质量较小的物体做为重物，以忽略空气阻力对它的影响．
    B．重物和纸带下落过程中所克服阻力就是纸带与打点计时器间的摩擦力
    C．实验中应让打点计时器平面和纸带平面平行，以减少摩擦
    （2）设重物的质量为m，根据纸带提供的物理量计算，vA=$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2T}$； vF=$\frac{{x}_{6}+{x}_{7}}{2T}$；
    打点计时器自打A点到打出F点过程中：
    重力势能的减少量△EP=mg（x2+x3+x4+x5）；
    动能的增加量为△Ek=$\frac{1}{2}m（{{v}_{F}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}）$．（用vA、vF表示）

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    9．某电池充电器的工作原理可以简化为理想变压器．如果正常工作时输入电压为220V，输出电压为4.2V，输出电流为0.65A，则（　　）
    A．原线圈输入电流约为0.20 AB．原线圈输入电流约为0.01 A
    C．原副线圈的匝数比约为52：1D．原副线圈的匝数比约为1：52

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    6．一光滑圆环固定在竖直平面内，环上套着两个小球A和B（中央有孔），A、B间由细绳连接，它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态．此情况下，B球与环中心O处于同一水平面上，AB间的细绳呈伸直状态，与水平线成30°夹角．已知B球的质量为1kg，取g=10m/s2，求：
    （1）细绳对B球的拉力；
    （2）A球的质量．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    7．在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验中，用弹簧测力计（最大刻度为5N）拉着木块在长木板上匀速沿直线运动（如图）．试问：?

    （1）这时弹簧测力计所示的拉力为2.6 N，木块受到的滑动摩擦力为2.6 N；
    （2）如果在木块上再加一个砝码，则弹簧测力计的示数将变大，滑动摩擦力将变大（选填“变大”“变小”或“不变”）．这一事实说明：滑动摩擦力的大小与压力有关．

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