19．在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)驗(yàn)證做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中．
（1）需要測(cè)量物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h，某小組的同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，共設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案，其中正確的是D
A．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并測(cè)出下落時(shí)間t，通過(guò)v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v；
B．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過(guò)v=$\sqrt{2gh}$計(jì)算出瞬時(shí)速度v；
C．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前、后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v，并通過(guò)h=$\frac{{v}^{2}}{2g}$計(jì)算出高點(diǎn)h；
D．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前、后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v．
（2）已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，使用交流電的頻率為f．在打出的紙帶上選取連續(xù)打出的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，如圖所示，測(cè)出A點(diǎn)距離起始點(diǎn)O的距離為S0，A、C兩點(diǎn)間的距離為S1，C、E兩點(diǎn)間的距離為S2，根據(jù)前述條件，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)滿足關(guān)系式$32g（{s_0}+{s_1}）={f^2}{（{s_1}+{s_2}）^2}$，即驗(yàn)證了物體下落過(guò)程中機(jī)械能是守恒的．而在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，往往吹出現(xiàn)物體的動(dòng)能增加量略小于重力勢(shì)能的減小量，出現(xiàn)這樣結(jié)果的主要原因是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力做功．

分析 （1）解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)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)，對(duì)于驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)把重物看成自由落體運(yùn)動(dòng)，故不能再用自由落體的規(guī)律求解速度，否則就不需要進(jìn)行驗(yàn)證了．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求出C點(diǎn)的瞬時(shí)速度，然后根據(jù)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式進(jìn)行列式驗(yàn)證即可．

解答 解：（1）該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)．因?yàn)槲覀冎雷杂陕潴w運(yùn)動(dòng)只受重力，機(jī)械能就守恒．如果把重物看成自由落體運(yùn)動(dòng)，再運(yùn)用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗(yàn)證呢，其中ABC三項(xiàng)都是運(yùn)用了自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解的，故ABC錯(cuò)誤，D正確．
故選D．
（2）勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前、后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，因此C點(diǎn)速度為：
${v}_{c}=\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{4T}=\frac{{（s}_{1}+{s}_{2}）f}{4}$
根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：$mg（{s}_{0}+{s}_{1}）=\frac{1}{2}m{v}_{c}^{2}$
即：$32g（{s_0}+{s_1}）={f^2}{（{s_1}+{s_2}）^2}$為所需要驗(yàn)證的公式，由于重物下滑過(guò)程中需要克服阻力做功，因此重力勢(shì)能的減小量略大于動(dòng)能的增加量．
故答案為：（1）D
（2）$32g（{s_0}+{s_1}）={f^2}{（{s_1}+{s_2}）^2}$，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力做功．

點(diǎn)評(píng) 我們做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不能用驗(yàn)證的物理規(guī)律和探究的物理結(jié)論去求解問(wèn)題；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，因此要熟練應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)解決問(wèn)題．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

9．在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量為m=1.00kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示．O為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開(kāi)始選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)（其他點(diǎn)未畫出）．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.8m/s2，那么

（1）紙帶的左端（填“左”或“右”）與重物相連；
（2）根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點(diǎn)到B點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；
（3）從O點(diǎn)到（2）問(wèn)中所取的點(diǎn)，重物重力勢(shì)能的減少量△Ep=1.89 J，動(dòng)能增加△Ek=1.70 J．（結(jié)果取三位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

10．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為20：1，b接原線圈的中心抽頭，電壓表和電流表均為理想電表．從某時(shí)刻開(kāi)始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時(shí)值表達(dá)式為u=220×2${\;}^{\frac{1}{2}}$sin100πt（V），則（　　）
A．單刀雙擲開(kāi)關(guān)與a連接，在滑動(dòng)變阻器觸頭P向上移動(dòng)的過(guò)程中，電壓表和電流表的示數(shù)均變小
B．原線圈和副線圈中交變電流的頻率之比為20：l
C．當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與b連接時(shí)，電壓表的示數(shù)為22V
D．當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)由a扳向b后，電壓表和電流表的示數(shù)均變小

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

7．利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長(zhǎng)方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的小球相連；遮光片兩條長(zhǎng)邊與導(dǎo)軌垂直，導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門，可以測(cè)量遮光片經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的擋光時(shí)間t，用d表示A點(diǎn)到光電門B處的距離，b表示遮光片的寬度，將遮光片通過(guò)光電門的平均速度看作滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，實(shí)驗(yàn)時(shí)滑塊在A處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．

（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度b，結(jié)果如圖2所示，由此讀出b=3.80 mm；
（2）滑塊通過(guò)B點(diǎn)的瞬時(shí)速度可表示為vB=$\frac{t}$（用題中字母表示）；
（3）某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得傾角θ=30°，重力加速度用g表示，滑塊從A處到達(dá)B處時(shí)m和M組成的系統(tǒng)動(dòng)能增加量可表示為△EK=$\frac{（M+m）^{2}}{2{t}^{2}}$，系統(tǒng)的重力勢(shì)能減少量可表示為△EP，在誤差允許的范圍內(nèi)，若△EK=△EP 則可認(rèn)為系統(tǒng)的機(jī)械能守恒；（用題中字母表示）
（4）在上次實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)改變A、B間的距離，作出的v2-d圖象如圖3所示，并測(cè)得M=m，則重力加速度g=9.6 m/s2．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

14．利用圖甲的裝置可測(cè)量滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)．在斜面底端O處固定一光電門，當(dāng)帶有遮光片的滑塊自斜面上的P點(diǎn)從靜止滑下，通過(guò)光電門時(shí)，與光電門相連的計(jì)時(shí)器顯示遮光片通過(guò)光電門的時(shí)間為△t．測(cè)得P、Q間的距離為x，已知遮光片的寬度為d，完成下列填空：
 
（1）P、Q間的距離x、滑塊加速度的大小a、滑塊經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間△t、遮光片的寬度d四個(gè)物理量間滿足的關(guān)系式是$（\fracyd5f5ga{△t}）^{2}=2ax$；
（2）用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度如圖乙所示，則d=0.500 cm；
（3）多次改變滑塊從斜面上開(kāi)始下滑的位置，每次都讓滑塊由靜止滑下，用刻度尺分別測(cè)出下滑點(diǎn)與O間的距離x，記下遮光片相應(yīng)通過(guò)光電門的時(shí)間△t，利用所得數(shù)據(jù)作出（$\fracv3vkrnv{△t}$）2-x圖線如圖丙所示：
①由圖線可得滑塊加速度的大小為3.92 m/s2；
②測(cè)得斜面的高度h=60.00cm、斜面的長(zhǎng)度L=100.00cm，g取9.80m/s2，則滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)的值μ=0.25．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：多選題

4．如圖所示，傾斜雪道的長(zhǎng)為25m，頂端高為15m．質(zhì)量為60kg的滑雪運(yùn)動(dòng)員在傾斜雪道的頂端以水平速度v0=8m/s飛出，落到傾斜雪道上時(shí)，運(yùn)動(dòng)員靠改變姿勢(shì)進(jìn)行緩沖使自己只保留沿斜面的分速度而不彈起．不計(jì)空氣阻力，取g=l0m/s2，則
（　　）
A．該滑雪運(yùn)動(dòng)員騰空的時(shí)間為0.8s
B．斜面頂端與運(yùn)動(dòng)員在傾斜雪道上落點(diǎn)豎直高度差為7.2m
C．運(yùn)動(dòng)員落在傾斜雪道前瞬間重力的功率為7200W
D．無(wú)論水平速度v0多大，運(yùn)動(dòng)員落在傾斜雪道前的瞬時(shí)速度與豎直方向的夾角都不變

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

11．某學(xué)習(xí)小組用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“動(dòng)能定理”．他們?cè)跉鈮|導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過(guò)氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．

（1）某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d=2.35mm．
（2）下列實(shí)驗(yàn)要求中不必要的一項(xiàng)是A（請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母）．
A．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量
B．應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些
C．應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平
D．應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)保持滑塊的質(zhì)量M和A、B間的距離L不變，改變鉤碼質(zhì)量m，測(cè)出對(duì)應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間t，通過(guò)描點(diǎn)作出線性圖象，研究滑塊動(dòng)能變化與合外力對(duì)它所做功的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出的圖象是C（請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母）．
A．作出“t-F圖象”
B．作出“t2-F圖象”
C．作出“t2-$\frac{1}{F}$圖象”
D．作出“$\frac{1}{t}$-F2圖象”

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

8．關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，回答下列問(wèn)題
（1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是A電源
A、低壓交流B、低壓直流C、220V交流電源
（2）某同學(xué)利用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定小車作勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度，實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是③⑦（用代號(hào)表示）
①電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器②刻度尺③秒表④帶滑輪長(zhǎng)木板⑤小車⑥紙帶⑦天平　 
（3）某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所記錄的紙帶來(lái)研究做勻變速直線運(yùn)動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)情況．實(shí)驗(yàn)中獲得一條紙帶如圖所示．其中兩相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出．已知所用電源的頻率為50Hz，則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間為0.1s，打A點(diǎn)時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的速度VA=0.337m/s；小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=0.393m/s2．（后兩空保留三位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：多選題

9．如圖甲所示是一種速度傳感器的工作原理圖，在這個(gè)系統(tǒng)中B為一個(gè)能發(fā)射超聲波的固定小盒子，工作時(shí)小盒子B向被測(cè)物體發(fā)出短暫的超聲波脈沖，脈沖被運(yùn)動(dòng)的物體反射后又被B盒接收，從B盒發(fā)射超聲波開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間△t0再次發(fā)射超聲波脈沖，圖乙是連續(xù)兩次發(fā)射的超聲波的位移-時(shí)間圖象，則下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．超聲波的速度為$\frac{2{x}_{1}}{{t}_{1}}$
B．物體的平均速度為$\frac{2（{x}_{2}-{x}_{1}）}{（{t}_{2}-{t}_{1}+2△{t}_{0}）}$
C．超聲波的速度為$\frac{2{x}_{2}}{{t}_{2}}$
D．物體的平均速度為$\frac{2（{x}_{2}-{x}_{1}）}{（{t}_{2}-{t}_{1}+△{t}_{0}）}$

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