15．用如圖甲所示的實(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，有輸出電壓為6V、頻率為50Hz的交流電和輸出電壓為6V的直流電兩種．質(zhì)量為0.300kg的重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．（g=9.8m/s2）
下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到輸出電壓為6V的直流電上；
C．松開手釋放紙帶，然后接通電源開關(guān)，打出一條紙帶；
D．更換紙帶重做幾次，選擇清晰的紙帶進(jìn)行測量；
E．根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動(dòng)能．

（1）指出其中操作不當(dāng)?shù)膬蓚�(gè)步驟，將其對應(yīng)的字母序號填在右邊的橫線處B：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該使用交流電；C：應(yīng)該先通電再釋放紙帶．
（2）實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的紙帶，根據(jù)紙帶可計(jì)算得知，重錘從B點(diǎn)到D點(diǎn)過程中重力勢能減少量等于0.271J．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢能總是大于重錘動(dòng)能的增加量，其原因主要是實(shí)驗(yàn)過程中存在摩擦阻力．

分析 （1）對于實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．
（2）紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(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．從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢能減小量等于重力做功的數(shù)值．
（3）重物下落過程中不可避免的受到阻力作用，重力勢能不可能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，這是誤差的主要來源．

解答 解：（1）B、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源，故B中將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上錯(cuò)誤，應(yīng)該使用交流電源；
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源后釋放重物，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，可能會(huì)使打出來的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理．
（2）重錘從B點(diǎn)到D點(diǎn)過程中重力勢能減少量：△EP=mg△h=0.3×9.8×（4.42+4.80）×10-2=0.271J
（3）在該實(shí)驗(yàn)中，由于摩擦力、空氣阻力等阻力的存在，重錘減小的重力勢能總是稍稍大于重錘動(dòng)能的增加量；若重錘減小的重力勢能總是大于重錘動(dòng)能的增加量，而且比較明顯，就要考慮阻力太大的原因．在該實(shí)驗(yàn)過程的步驟A中，沒有檢查打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔是否在同一條豎直線上，導(dǎo)致摩擦力太大，應(yīng)該是導(dǎo)致誤差太大的主要原因．
故答案為：（1）B：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該使用交流電；C：應(yīng)該先通電再釋放紙帶；
（2）0.271；
（3）實(shí)驗(yàn)過程中存在摩擦阻力．

點(diǎn)評 （1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用的幾個(gè)注意事項(xiàng)，是和它有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)之一，像該題中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用的幾個(gè)注意事項(xiàng)都存在一定的問題；
（2）計(jì)算重錘在B點(diǎn)的速度和在D點(diǎn)的速度，要使用到紙帶的數(shù)據(jù)處理的方法，即：某段過程中的中點(diǎn)時(shí)刻的即時(shí)速度，等于該段時(shí)間內(nèi)的平均速度．
（3）該考題涉及的知識點(diǎn)較多，計(jì)算較簡單，屬于中檔題目．

練習(xí)冊系列答案
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A．不能小于$\sqrt{gl}$
B．v=$\sqrt{gl}$時(shí)，小球與細(xì)桿之間無彈力作用
C．v大于$\sqrt{gl}$時(shí)，小球與細(xì)桿之間的彈力隨v增大而增大
D．v小于$\sqrt{gl}$時(shí)，小球與細(xì)桿之間的彈力隨v減小而增大

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3．將一小球從離地面20m高處，以初速度20m/s水平拋出，不計(jì)空氣阻力，在拋出后，求：
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10．現(xiàn)代科技中常利用中子衍射技術(shù)研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長與晶體中原子間距相近．已知中子質(zhì)量m=1.67×10-27 kg，可以估算德布羅意波長λ=1.82×10-10 m的熱中子動(dòng)能的數(shù)量級為（　　）
A．10-17 JB．10-19 JC．10-21 JD．10-24 J

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20．如圖所示，閉合導(dǎo)體圓環(huán)水平固定放置，條形磁鐵沿導(dǎo)體的軸線豎直加速下落，磁鐵在穿過導(dǎo)體環(huán)過程中（　�。�
A．導(dǎo)體環(huán)先受到向下的排斥力，后受到向下的吸引力
B．磁鐵的加速度始終小于重力加速度
C．磁鐵重力勢能的減少量等于導(dǎo)體環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱
D．磁鐵重力勢能的減少量大于導(dǎo)體環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱

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7．某同學(xué)利用圖甲電路描繪一個(gè)小燈泡的伏安特性曲線，小燈泡標(biāo)有“3 V、0．□W”，其中“□”處有一個(gè)數(shù)字模糊不清晰．現(xiàn)有電源（電動(dòng)勢6 V，內(nèi)阻不計(jì)）、電壓表（0-3 V，內(nèi)阻約1kΩ）、開關(guān)和導(dǎo)線若干．其他可供選用的器材如下：
A．電流表（0-250 mA，內(nèi)阻約5 n）
B．電流表（0-0.6A，內(nèi)阻約0.2Ω）
C．滑動(dòng)變阻器（o～10Ω）
D．滑動(dòng)變阻器（0～50Ω）
（1）為減小測量誤差并便于操作，在實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用A，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用C（選填器材前的字母）
（2）圖乙是實(shí)驗(yàn)器材的實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線．請根據(jù)圖甲補(bǔ)充完成圖乙中實(shí)物間的連線．

（3）實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示，這個(gè)小燈泡“□”處的數(shù)字應(yīng)為6．
（4）如果將這個(gè)小燈泡接到電動(dòng)勢為3.0 V，內(nèi)阻為5.0Ω的電源兩端，則小燈泡中的電流為0.18A．（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

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4．如圖所示，線圈的面積是0.05m2，共100匝，線圈電阻為r=1Ω，外接電阻R=9Ω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=$\frac{{\sqrt{2}}}{π}$T，當(dāng)線圈以300r/min的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，（電流表與電壓表均為理想表）求：
（1）若從圖示位置開始計(jì)時(shí)，寫出線圈感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)表達(dá)式．
（2）感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值是多少？
（3）電路中電壓表和電流表的示數(shù)各是多少？

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