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【题目】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,输出电压有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。

下面列举了该实验的几个操作步骤:

A.按照图示的装置安装器材;

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.释放悬挂重锤的纸带,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到起始点间的距离;

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。

(1)其中没有必要进行的步骤是____,操作不当的步骤是____

(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。根据打出的纸带,选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E,测出各点之间的距离如图所示。使用交流电的频率为f,则计算重锤下落的加速度的表达式a=________。(x1、x2、x3、x4f表示)

(3)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增加的动能,其主要原因是重锤和纸带下落过程中存在阻力作用,可以通过该实验装置测阻力的大小。若已知当地重力加速度为g,还需要测量的物理量是________。试用这些物理量和纸带上的数据符号表示重锤和纸带在下落的过程中受到的平均阻力大小f′=________

【答案】C B D 重锤质量m m

【解析】

(1)C、因为我们是比较的大小关系,故m可约去比较,不需要用天平,故C没有必要;
B、应将打点计时器接到电源的交流输出端上,故选项B操作不当
D、开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放重锤,让它带着纸带一同落下,否则会对实验产生较大的误差,故选项D操作不当

(2)打点计时器的打点时间间隔:
由匀变速运动的推论可知,

则加速度为

(3)根据牛顿第二定律得,,则
知还需要测量的物理量是重锤的质量m。

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A. bd两点处的电势相同

B. 四点中c点处的电势最低

C. bd两点处的电场强度相同

D. 将一试探电荷+q沿圆周由a点移至c点,+q的电势能减小

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①自由落下

②竖直上跳

③迎着枪口,沿AB方向水平跳离树枝

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A①②③ B②③④ C①③④ D①②④

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A. a落地前,轻杆对b一直做正功

B. a落地时速度大小为

C. a下落过程中,其加速度大小始终不大于g

D. a落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg

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C. 回路中感应电流大小为 D. 回路中感应电流大小为

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①部分实验步骤如下:

A. 测量完毕,关闭电源,取出纸带。

B. 接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车。

C. 将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连。

D. 把打点计时器固定在平板上,让纸带穿过限位孔。

上述实验步骤的正确顺序是:____________________(用字母填写)。

②图(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔T=_________s

③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=_________

④为了充分利用记录数据,减小误差,小车加速度大小的计算式应为a=_________.

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A.

B.

C.

D.

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