10．某同學用圖（a）所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，當?shù)刂亓铀俣葹間=9.80m/s2．實驗中該同學得到的一條點跡清晰的完整紙帶如圖（b）所示．紙帶上的第一個點記為O，另選連續(xù)的三個點A、B、C進行測量，圖中給出了這三個點到O點的距離hA、hB和hC的值．回答下列問題（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
（1）打點計時器打B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了7.70mJ，此時重錘的動能比開始下落時增加了7.61mJ（重錘質(zhì)量m已知）；
（2）通過分析該同學測量的實驗數(shù)據(jù)，他的實驗數(shù)據(jù)驗證了機械能守恒定律．（選填“驗證了”或“不能驗證”）

分析 根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出動能的增加量．通過比較分析判斷．

解答 解：（1）打點計時器打B點時重錘的重力勢能比開始下落時減少了△Ep=mgh=m×9.8×0.7857J≈7.70mJ，B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.8659-0.7099}{0.04}$m/s=3.9m/s，則動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}m×3．{9}^{2}$J≈7.61mJ．
（2）由于實驗中阻力的影響誤差無法避免，導致重力勢能的減小量略大于動能的增加量，通過數(shù)據(jù)分析可知，他的實驗數(shù)據(jù)驗證了機械能守恒．
故答案為：（1）7.70mJ，7.61mJ，（2）驗證了．

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

13．物體從某一高處做自由落體運動，經(jīng)4s落至地面，則該高度為（　�。╣=10m/s2）
A．20mB．40 mC．80 mD．160m

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

1．如圖某位同學設(shè)計了一個驗證機械能守恒的實驗．所用器材有：質(zhì)量m=0.2kg的小球、壓力傳感器、半徑為1.2m，內(nèi)徑稍大于小球直徑的$\frac{3}{4}$圓管．把$\frac{3}{4}$圓管軌道ABC固定在豎直平面內(nèi)，使小球從A點正上方某位置由靜止下落，剛好能進入細圓管．實驗時忽略空氣阻力，g取9.8m/s2，實驗結(jié)果保留三位有效數(shù)字．完成下列填空：
（1）改變小球離A點的高度h，實驗時發(fā)現(xiàn)當h1=1.5m時，小球從C點水平飛出后恰好能落到A點，用vc表示小球通過C點時的速度，則小球從A點到C點的過程中有mg（h1-R）等于$\frac{1}{2}$mvc2（選填“大于”、“小于”、“等于”）；
（2）再次改變小球離A點的高度h，實驗發(fā)現(xiàn)當小球運動到C點時恰好靜止，而小球通過最低點B時B點處的壓力傳感器的讀數(shù)為9.8N，若用vB表示小球通過B點時的速度，則小球從B點到C點的過程中有2mgR等于$\frac{1}{2}$mvB2．
（3）通過（1）、（2）的實驗數(shù)據(jù)，可以得出的結(jié)論是：小球與地球組成的系統(tǒng)機械能守恒（選填“守恒”、“不守恒”、“無法判斷”），實驗（2）中小球離A點的距離h大于（選填“大于”、“小于”、“等于”）h1．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

18．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為11：1．原線圈兩端接入交流電源u=220$\sqrt{2}$sin100πt（V）．圖中R1是用黑紙包裹著的光敏電阻，電表均為理想電表．下列說法中正確的是（　　）
A．電壓表的示數(shù)為20$\sqrt{2}$V
B．滑動變阻器的觸頭P向a端移動，電流表示數(shù)變小
C．滑動變阻器的觸頭P向a端移動，電壓表示數(shù)變小
D．去除R1外的黑紙，用光照射光敏電阻，電流表示數(shù)變大

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

5．利用圖1裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗．
①為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的A．
A．動能變化量與勢能變化量
B．速度變化量和勢能變化量
C．速度變化量和高度變化量
②除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是AB．
A．交流電源     B．刻度尺       C．天平（含砝碼）
③實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖2所示的一條紙帶．在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC．已知當?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T．設(shè)重物的質(zhì)量為m．從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能變化量△Ep=-mghB，動能變化量△Ek=$\frac{m（{h}_{C}-{h}_{A}）^{2}}{8{T}^{2}}$．

④大多數(shù)學生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是C．
A．利用公式v=gt計算重物速度
B．利用公式v=$\sqrt{2gh}$計算重物速度
C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響
D．沒有采用多次實驗取平均值的方法．

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

15．一根長l=0.25m的直導線垂直放置在磁感應強度B=0.2T的勻強磁場中，當導線中通過I=2A的電流時，導線受到的安培力大小為0.1N．

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

2．做“驗證機械能守恒定律”的實驗中
（1）已有帶夾子的鐵架臺、電火花計時器、紙帶外，還必須選取的器材是圖1中的BCD（填字母）．
（2）在挑選紙帶時，應選擇一條點跡清晰且第1、2點間距離接近2mm的紙帶．
（3）如圖2所示，實驗得到了一條完整紙帶，將紙帶上打出的第一個點標為O點，分別測出若干連續(xù)點A、B、C…與O點之間的距離h1、h2、h3…，測得h1=39.50cm、h2=45.50cm、h3=5l.80cm．要驗證OB兩點間機械能是否守恒，由以上數(shù)據(jù)可求得打B點時重物速度大小為3.1m/s （保留兩位有效數(shù)字）．若當?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2，由以上數(shù)據(jù)比較重物在OB兩點間減小的重力勢能△EP=mgh2和增加動能△EK=$\frac{m{v}_{B}^{2}}{2}$的大小關(guān)系為△EK＞△EP，造成該結(jié)果的原因可能是先釋放紙帶后接通電源．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

19．間距為L=1m的兩根平行金屬導軌固定在水平地面上，所在空間存在豎直方向的磁感應強度大小為B=1T的勻強磁場．導軌一端接著電動勢大小E=2V、內(nèi)阻r=0.5Ω的電源．把質(zhì)量m=1kg、電阻R=0.5Ω的金屬棒垂直放在導軌上，通電后金屬棒遠離電源運動起來．已知金屬棒與導軌間動摩擦因素μ=0.1且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度大小取 g=10m/s2．
（1）求金屬棒運動過程中的最大加速度；
（2）求金屬棒運動過程中的最大速度．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

20．關(guān)于物體的平衡狀態(tài)和平衡條件，下列說法正確的是（　　）
A．只要物體的速度為零，物體就一定處于平衡狀態(tài)
B．只有不受力作用的物體才處于平衡狀態(tài)
C．在平衡力作用下的物體一定處于靜止狀態(tài)
D．以上說法都不對

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