13．某校兩個(gè)課外活動小組分別用以下兩種方法來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．請閱讀下列兩段材料，完成后面問題．
第1小組：利用豎直上拋小球的頻閃照片《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》．頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖（a）中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，該同學(xué)通過計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如表（當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?.8m/s2，小球質(zhì)量m=0.2kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）：
時(shí)刻t2t3t4t5
速度（m/s）4.994.483.98           
（1）由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速度為v5=3.48m/s；
（2）從t2到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢能增量為△Ep=1.24J，動能減少量為△Ek=1.28J；

（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，若 Ep與Ek近似相等，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．由上述計(jì)算可得Ep＜Ek（選填“＞”、“＜”或“=”），造成這種結(jié)果的主要原因是存在空氣阻力．
第2小組：DIS實(shí)驗(yàn)是利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)．“用DIS研究機(jī)械能守恒定律”的裝置如圖（b）所示，在某次實(shí)驗(yàn)中，選擇DIS以圖象方式顯示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，所顯示的圖象如圖（c）所示．圖象的橫軸表示小球距D點(diǎn)的高度h，縱軸表示擺球的重力勢能Ep、動能Ek 或機(jī)械能E．試回答下列問題：
（1）圖（c）的圖象中，表示小球的重力勢能Ep、動能Ek、機(jī)械能E隨小球距D點(diǎn)的高度h變化關(guān)系的圖線分別是乙、丙、甲（按順序填寫相應(yīng)圖線所對應(yīng)的文字）．
（2）根據(jù)圖（c）所示的實(shí)驗(yàn)圖象，可以得出的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，在只有重力做功的情況下，小球的機(jī)械能守恒．

分析 第1小組：（1）在勻變速直線運(yùn)動中，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，據(jù)此可以求t5時(shí)刻的速度大��；
（2）根據(jù)重力做功和重力勢能之間的關(guān)系可以求出重力勢能的減小量，根據(jù)起末點(diǎn)的速度可以求出動能的增加量；
（3）由于紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦以及空氣阻力的存在，導(dǎo)致動能的減小量沒有全部轉(zhuǎn)化為重力勢能；
第2小組：根據(jù)小球向上擺動過程中，重力做負(fù)功，高度h增大，由EP=mgh增大，動能減小，而重力勢能和動能的總量即機(jī)械能不變來選擇圖線．小球擺動過程受到拉力和重力，拉力不做功，只有重力做功，在這個(gè)條件下得出結(jié)論：只有重力做功的情況下小球機(jī)械能守恒．

解答 解：第1小組：
（1）在勻變速直線運(yùn)動中，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，所以有：
v5=$\frac{{h}_{4}+{h}_{5}}{2T}$=3.48m/s
故答案為：3.48．
（2）根據(jù)重力做功和重力勢能的關(guān)系有：△Ep=mg（h2+h3+h4）=1.24J；
故答案為：1.24．
（3）由于紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦以及空氣阻力的存在，導(dǎo)致動能減小量沒有全部轉(zhuǎn)化為重力勢能，因此E p＜E k．
第2小組：根據(jù)EP=mgh和動能定理可知，當(dāng)高度增大時(shí)，重力做負(fù)功，EP=mgh增大，動能減小，而機(jī)械能不變，
則乙表示重力勢能EP ，丙表示動能，甲表示機(jī)械能．
小球擺動過程受到拉力和重力，拉力不做功，只有重力做功，小球的機(jī)械能守恒．
故得出的結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)，在只有重力做功的情況下，小球的機(jī)械能守恒．
故答案為：第1小組：（1）3.48；（2）1.24；（3）＜；存在空氣阻力；
第2小組：（1）乙、丙、甲；
（2）在誤差允許的范圍內(nèi)，在只有重力做功的情況下，小球的機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評 第1小組：本題考查了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理方法，以及有關(guān)誤差分析，尤其是誤差分析是難點(diǎn)，要學(xué)會根據(jù)可能產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行分析；
第2小組：本題考查理解物理圖象的能力．守恒定律關(guān)鍵要明確條件．驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)最后得出結(jié)論時(shí)，要強(qiáng)調(diào)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

4．如圖，O點(diǎn)為均勻帶正電的導(dǎo)體棒AB的中點(diǎn)，P點(diǎn)為AO的中點(diǎn)．a(chǎn)、b兩點(diǎn)分別處在P、O兩點(diǎn)正上方等高處．則關(guān)于a、b兩點(diǎn)的電勢有（　�。�
A．φa＞φbB．φa=φbC．φa＜φbD．無法判斷

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

4．現(xiàn)在按圖①所示的電路測量一節(jié)舊干電池的電動勢E（約1.5V）和內(nèi)阻r（約20Ω），可供選擇的器材如下：
電流表 A（量程0～500μA，內(nèi)阻約為500Ω），電阻箱 R（阻值0～999.9Ω），開關(guān)、導(dǎo)線若干．由于現(xiàn)有電流表量程偏小，不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，為此，先將電流表改裝（擴(kuò)大量程），然后再按圖①電路進(jìn)行測量．

（1）測量電流表 A的內(nèi)阻
可選用器材有：電阻器R0，最大阻值為999.9Ω；滑動變阻器甲，最大阻值為15kΩ；滑動變阻器乙，最大阻值為2kΩ；電源E1，電動勢約為2V，內(nèi)阻不計(jì)；電源E2，電動勢約為6V，內(nèi)阻不計(jì)；開關(guān)2個(gè)，導(dǎo)線若干．
采用的測量電路圖如圖②所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①斷開S1和S2，將R調(diào)到最大；②合上S1調(diào)節(jié)R使電流表 A滿偏；③合上S2，調(diào)節(jié)R1使電流表 A半偏，此時(shí)可以認(rèn)為電流表 A的內(nèi)阻rg=R1，試問：
在上述可供選擇的器材中，可變電阻R1應(yīng)該選擇R0；為了使測量盡量精確，可變電阻R應(yīng)該選擇滑動變阻器甲；電源E應(yīng)該選擇E2．
（2）將電流表A（較小量程）改裝成電流表A1（較大量程）
如果（1）中測出A的內(nèi)阻為468.0Ω，現(xiàn)用R0將A改裝成量程為 20mA的電流表A1，應(yīng)把R0調(diào)為12Ω與 A并聯(lián)，改裝后電流表A1的內(nèi)阻RA為11.7Ω．
（3）利用電流表A1、電阻箱 R測電池的電動勢和內(nèi)阻
用電流表 A1、電阻箱R及開關(guān)S按圖①所示電路測電池的電動勢和內(nèi)阻．實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變R的值，記錄下用電流表 A1的示數(shù)I，得到若干組 R、I的數(shù)據(jù)，然后通過作出有關(guān)物理量的線性圖象，求得電池電動勢 E和內(nèi)阻r．
a．請寫出與你所作線性圖象對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式$R+{R}_{A}=E•\frac{1}{I}-r$．（用E、r、I、RA表示）
b．請?jiān)谔摼�框內(nèi)坐標(biāo)中作出定性圖象③（要求標(biāo)明兩個(gè)坐標(biāo)軸所代表的物理量，用符號表示）
c．圖中直線的斜率表示E．圖中縱軸截距的絕對值表示r．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

1．如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)悉線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，棒中通以由M向N的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為θ，如果僅改變下列某一個(gè)條件，θ角的相應(yīng)變化情況是：（　�。�
A．金屬棒質(zhì)量變大，θ角變大B．兩懸線等長變短，θ角變小
C．棒中的電流變大，θ角變大D．磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，θ角變小

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

8．某同學(xué)欲測一電源的電動勢及內(nèi)阻，所給的實(shí)驗(yàn)器材有：
①待測電源E，定值電阻R1（阻值未知）；   ②電壓表V（量程為3.0V，內(nèi)阻很大）；
③電阻箱R（0～99.99Ω）；        ④單刀單擲開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2，導(dǎo)線若干．
他連接了一個(gè)如圖所示的電路，他接下來的操作是：
a．撥動電阻箱旋鈕，使各旋鈕盤的刻度處于如圖甲所示的位置后，將S2接擲于a，閉合S1，記錄下對應(yīng)的電壓表示數(shù)為2.00V，然后斷開S1；
b．保持電阻箱示數(shù)不變，將S2切換到b，閉合S1，記錄此時(shí)電壓表的讀數(shù)（電壓表的示數(shù)如圖乙所示），然后斷開S1．

（1）請你解答下列問題：
圖甲所示電阻箱的讀數(shù)為20.0Ω，圖乙所示的電壓表讀數(shù)為2.60V，由此可算出定值電阻R1的阻值為6.00Ω．（電阻R1計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
（2）在完成上述操作后，該同學(xué)繼續(xù)以下的操作：
將S2切換到a，閉合S1，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱的示數(shù)R和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖丙所示的$\frac{1}{U}$-$\frac{1}{R}$ 圖象．由此可求得該電池組的電動勢E及內(nèi)阻r，其中E=2.94V，電源內(nèi)阻r=0.424Ω．（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

18．“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．
（1）在實(shí)驗(yàn)過程中，某小組同學(xué)打出了一條紙帶如圖乙所示．從比較清晰的點(diǎn)起，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6，兩計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為T．則該小車的加速度a=$\frac{{x}_{6}+{x}_{5}+{x}_{4}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$．

（2）在探究a-F關(guān)系中，該小組同學(xué)在完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作步驟后，得到如下五組數(shù)據(jù)
砝碼盤中砝碼重力F（N）0.1960.3920.5880.7840.980
加速度a（m•s-2）0.691.181.662.182.70
請根據(jù)表格實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖象．

（3）根據(jù)以上提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過原點(diǎn)，你認(rèn)為可能的原因是BC（填人相應(yīng)的字母）．
A．實(shí)驗(yàn)中沒有對小車平衡摩擦力
B．在對小車平衡摩擦力時(shí)，長木板傾角太大
C．計(jì)算重力時(shí)漏加砝碼盤的重力
D．實(shí)驗(yàn)沒有滿足砝碼及砝碼盤質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量．

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5．利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示：

（1）實(shí)驗(yàn)步驟：
①將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，桌面高度不低于lm，將導(dǎo)軌調(diào)至水平；
②用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度l
③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離為s
④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動時(shí)，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2；
⑤從數(shù)字計(jì)時(shí)器（圖中未畫出）上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時(shí)間△t1和△t2；
⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M，再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m．
（2）用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達(dá)式：
①滑塊通過光電門1和光電門2時(shí)瞬時(shí)速度分別為v1=$\frac{l}{{△{t_1}}}$和v2=$\frac{l}{{△{t_2}}}$．
②當(dāng)滑塊通過光電門1和光電門2時(shí)，系統(tǒng)（包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼）的總動能分別為E${\;}_{{k}_{1}}$=$\frac{1}{2}（M+m）{（\frac{l}{{△{t_1}}}）^2}$和E${\;}_{{k}_{2}}$=$\frac{1}{2}（M+m）{（\frac{l}{{△{t_2}}}）^2}$．
③在滑塊從光電門1運(yùn)動到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢能的減少△Ep=Mgs（重力加速度為g）．
（3）如果△Ep=Ek2-Ek1，則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．

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2．有一小燈泡上標(biāo)有“4V 0.3A”字樣，現(xiàn)要描繪該小燈泡的伏安特性曲線，有下列器材供選用
A．電壓表（量程3V，內(nèi)阻2.0kΩ）兩只 
B．電流表（量程0.3A，內(nèi)阻2.0Ω）一只 
C．滑動變阻器（2A，30Ω）一個(gè) 
d．滑動變阻器（0.5A，l000Ω）一個(gè) 
F．學(xué)生電源（直流4.5V），開關(guān)、導(dǎo)線等
實(shí)驗(yàn)中要求精度盡量高，且有足夠大測量范圍，要滿足這些要求：
（1）滑動變阻器應(yīng)選C（填序號），一只電壓表的量程不夠，要按要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的話，應(yīng)該把兩只電壓表串聯(lián)起來使用（填“并聯(lián)”或“串聯(lián)”）；
（2）在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，耍求電壓能從0開始測量，并能盡量準(zhǔn)確、完整地畫出小燈泡的伏安特性曲線．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

3．張強(qiáng)乘坐D17次動車從葫蘆島到沈陽，動車12點(diǎn)33分從葫蘆島出發(fā)，行駛266km于14點(diǎn)14分抵達(dá)沈陽，下列有關(guān)說法正確的是（　　）
A．“266km”指的是位移的大小
B．“12點(diǎn)33分”、“14點(diǎn)14分”指的是時(shí)間間隔
C．通過已知信息可以計(jì)算動車從葫蘆島到沈陽的平均速度
D．研究動車從葫蘆島到沈陽的行駛過程中可以把動車當(dāng)成質(zhì)點(diǎn)

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