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    2．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，对纸带上的点迹进行测量，已知重力加速度为g，即可验证机械能守恒定律．
    ①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．先释放悬挂纸带的夹子，然后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
    的重力势能在误差范围内是否等于增加的动能．
    其中没有必要或操作不恰当的步骤是BCD（填写选项对应的字母）
    ②如图2所示是实验中得到一条纸带，将起始点记为O，并在离O点较远的任意点依次选取6个连续的点，分别记为A、B、C、D、E、F，量出与O点的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5、h6，使用交流电的周期为T，设重锤质量为m，则在打E点时重锤的动能为$\frac{{m{{（{h_6}-{h_4}）}^2}}}{{8{T^2}}}$，在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量为mgh5．

    ③在本实验中发现，重锤减少的重力势能总是大于（填“大于”或“小于”）重锤增加的动能，主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，为了测定阻力大小，可算出②问中纸带各点对应的速度，分别记为v1至v6，并作vn2-hn图象，如图3所示，直线斜率为k，则可测出阻力大小为$m（g-\frac{k}{2}）$．

    分析 ①根据实验的原理以及操作中的注意事项确定错误的操作步骤以及不必要的步骤．
    ②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E点的速度，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量．
    ③由于阻力的存在，重力势能的减小量大于动能的增加量，根据图线的斜率求出加速度，结合牛顿第二定律求出阻力的大小．

    解答 解：①打点计时器应接在电源的交流输出上，故B错误．
    实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要用天平测量重锤的质量，故C不必要．
    实验时应先接通电源，再释放重物，故D错误．
    本题选没有必要或操作不恰当的，故选：BCD．
    ②E点的瞬时速度为：${v}_{E}=\frac{{h}_{6}-{h}_{4}}{2T}$，则E点重锤的动能为：${E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{E}}^{2}$=$\frac{{m{{（{h_6}-{h_4}）}^2}}}{{8{T^2}}}$，在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量为：△Ep=mgh5．
    ③由于阻力的存在，重锤减少的重力势能大于动能的增加量．
    根据v2=2ah得，图线的斜率k=2a，则a=$\frac{k}{2}$，根据牛顿第二定律得：mg-f=ma，解得阻力为：f=mg-ma=$m（g-\frac{k}{2}）$．
    故答案为：①BCD；②$\frac{{m{{（{h_6}-{h_4}）}^2}}}{{8{T^2}}}$，mgh5 ；③大于，$m（g-\frac{k}{2}）$．

    点评 要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒，熟练应用匀变速直线运动规律解决实验问题；重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    16．如图所示，在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列说法正确的是（　　）
    A．用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈
    B．测量原、副线圈的电压，可用“测定电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表
    C．原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，副线圈电压大于原线圈电压
    D．为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    13．如图所示是电饭锅的电路示意图，其中定值电阻的阻值为R1，加热用的电热丝的阻值为R2，电饭锅两端的电压为U．在自动开关s断开时，通过电热丝的电流I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$，自动开关s闭合时，电饭锅处于加热（填“加热”或“保温”）状态．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    10．在用落体法“验证机械能守恒定律”实验时，某同学按照正确的步骤操作，并选得一条如图所示的纸带．其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图2中（单位cm），重锤质量为0.5kg，重力加速度g=9.80m/s2．

    （1）根据图中的数据，可知重物由O点运动到B点，重力势能减少量△Ep=0.610J，动能的增加量△Ek=0.599J．（计算结果保留3位有效数字）
    （2）重力势能的减少量△Ep往往大于动能的增加量△Ek，这是因为克服阻力做功．
    （3）他进一步分析，发现本实验存在较大误差，为此设计出用如图3所示的实验装置来验证机械能守恒定律．通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，通过与之相连的毫秒计时器（图中未画出）记录挡光时间t，用毫米刻度尺测出AB之间的距离h，用精密仪器测得小铁球的直径D．重力加速度为g．实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束．题中所给的d、t、h、g应满足关系式gh=$\frac{1}{2}（\frac{D}{t}）^{2}$，方可验证机械能守恒定律．
    （4）比较两个方案，改进后的方案相比原方案的优点是：①阻力减小；②速度测量更精确．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    17．《验证机械能守恒定律》的实验装置如图所示，
    （1）图中A是电磁打点计时器，B是纸带（填器材名称）
    （2）下列有关操作，正确合理的一项是B（填序号）
    A．将固定在重物上的纸带穿过打点计时器，再将打点计时器固定在铁架台上
    B．用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，先接通电源，再放开纸带
    C．先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源
    D．先取下固定在重物上的打好点的纸带，再切断打点计时器的电源
    （3）通过对纸带几组数据的正确处理，发现总是物体重力势能的减小量大于 物体动能的增加量（选填大于、小于、等于）

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    7．“验证机械能守恒定律”的实验如图1采用重物自由下落的方法：

    （1）实验中，下面哪些测量工具是必需的？C．
    A．天平      B．直流电源    C．刻度尺    D．秒表
    （2）实验中，发现重锤减少的势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的主要原因是C
    A．选用的重锤质量过大
    B．数据处理时出现计算错误
    C．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力
    D．实验时操作不够细，实验数据测量不准确
    （3）实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s2，所用重物的质量为1.00kg，实验中得到一点迹清晰的纸带（图2），把第一点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D到0点的距离分别为62.99cm，70.18cm，77.76cm，85.73cm，根据以上的数据，可知重物由0运动到C点，重力势能的减小量等于7.62J，动能的增加量等于7.56J．（本题中计算结果均保留三位有效数字）

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    14．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，当地重力加速度的值为9.8m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg，甲、乙、丙三位学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18cm、0.19cm和0.25cm，可见其中肯定有一个学生在操作上有错误．
    （1）操作一定有错误的同学是丙，
    （2）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O的距离如图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），
    ①纸带的左端与重物相连．
    ②从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量是0.49J，此过程中重物动能的增加量是0.48J．（结果均保留两位有效数字）

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    11．浅水处水波的速度跟水的深度有关，其关系式为v=$\sqrt{gh}$，式中h为水的深度，g为重力加速度，如图甲所示是一个池塘的剖面图，A、B两部分深度不同，图乙是从上往下俯视，看到从P处向外传播的水波波形（弧形实线代表波峰）．若已知A处水深为20cm，则B处的水波波长是A处水波波长的2倍，B处的水深为80cm．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    12．《验证机械能守恒定律》实验中，下列说法或做法中判断正确的是⑤．

    ①实验时可以不测出重锤质量，需要用停表测出运动时间．
    ②用图1所示计数点2～5间验证机械能守恒，要保证0～1之间距离接近2mm（0为打的第一点）．
    ③上图中要验证计数点0～4间运动机械能守恒，可用下列式求h4及v4：h4=$\frac{1}{2}g{（4t）^2}$（t为计数点间时间间隔），v4=$\sqrt{2g{h_4}}$（打第4计数点时纸带速度）
    ④在不考虑偶然误差时，增加的动能大于减少的重力势能．
    ⑤某次验证了机械能守恒时，做出重锤动能与从起点算起的高度h关系应为如图2所示直线．

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