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20.用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源,輸出電壓有交流電和直流電兩種.重錘從高處由靜止開始下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在重錘拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn),對(duì)圖中紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.

(1)下列幾個(gè)操作步驟中:
A.按照?qǐng)D示,安裝好實(shí)驗(yàn)裝置;
B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“交流輸出”上;
C.用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量;
D.先釋放重錘,后接通電源,紙帶隨著重錘運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn);
E.測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離;
F.根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)是否等于增加的動(dòng)能.
沒有必要的是C,操作錯(cuò)誤的是D.(填步驟前相應(yīng)的字母)
(2)實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖2所示,其中0為第一個(gè)點(diǎn),A、B、C為另外3個(gè)連續(xù)點(diǎn),若使用的重錘質(zhì)量為m=0.1kg,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s2,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一次點(diǎn),根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知,紙帶的左端(填“左”或“右”)與重物相連.重物由0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),重力勢(shì)能減少量△EP=0.762J;動(dòng)能增加量△Ek=0.759J,產(chǎn)生誤差的主要原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間有摩擦阻力,或存在空氣阻力等.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字,圖中長度單位:cm)

分析 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理,了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng),只有理解了這些才能真正了解具體實(shí)驗(yàn)操作的含義.
紙帶法實(shí)驗(yàn)中,若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng),測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距,利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論,可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度,從而求出動(dòng)能.根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值.

解答 解:(1)C、因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、12mv2的大小關(guān)系,故m可約去比較,不需要用天平,故C沒有必要.
D、開始記錄時(shí),應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn),然后再釋放重錘,讓它帶著紙帶一同落下,如果先放開紙帶讓重物下落,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源,由于重物運(yùn)動(dòng)較快,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差,故D錯(cuò)誤.
(2)從O到C可以看出,相等時(shí)間內(nèi)的位移越來越大,則紙帶的左端與重物相連.
重力勢(shì)能減小量△Ep=mgh=0.1×9.8×0.7776J=0.762J.
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論:
vB=0.85760.70182×0.02=3.895m/s
動(dòng)能增加量△Ek=12mvB2=12×0.1×(3.895)2=0.759J.
產(chǎn)生誤差的主要原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間有摩擦阻力,或存在空氣阻力等.
故答案為:(1)C,D
(2)左,0.762,0.759,紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間有摩擦阻力,或存在空氣阻力等

點(diǎn)評(píng) 正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理,從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、所測(cè)數(shù)據(jù)等,會(huì)起到事半功倍的效果.運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題.要注意單位的換算.要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A.圖示時(shí)刻穿過線圈磁通量為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零
B.圖示時(shí)刻穿過線圈磁通量最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大
C.線圈從圖示時(shí)刻轉(zhuǎn)過90°時(shí),磁通量變化最快
D.線圈在圖示時(shí)刻,磁通量變化最快

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A.EBx的大小大于ECx的大小
B.EBx的方向沿x軸的正方向
C.電荷在O點(diǎn)受到的電場力在x方向上的分量為0
D.負(fù)電荷沿x軸從B移到C的過程中,電場力先做負(fù)功,后做正功

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A.它只能在赤道的正上方,且離地心的距離是一定的
B.它可以在地面上任一點(diǎn)的正上方,且離地心的距離可按需要選擇不同的值
C.它的軌道根據(jù)需要可以是圓軌道,也可能是橢圓軌道
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