题目内容

某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。桌面离地面的高度为H，将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s。

（1）关于该实验，下列说法中正确的是______。
A．该装置中轨道必须尽可能光滑
B．该装置中轨道末端必须水平
C．该实验中必须测量钢球的质量
D．该实验中钢球也可换成密度很小的塑料球
（2）该实验验证钢球在下列哪段运动过程中的机械能守恒？________
A．在轨道上运动阶段    B．平抛运动阶段   C．从释放到着地的整个运动阶段
（3）若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2=_______（用H、h表示）。
（4）实际测得的s2总是比（3）中理论值_______。（填“大”或“小”）
（5）写出一条造成（4）中差异的原因：________________________。

（1）AB       （4分）（2）A        （2分）（3）4Hh      （4分）（4）小      （2分）（5）轨道对小球的摩擦力做功，空气阻力对小球做功，钢球转动动能不能忽略等（2分）

解析试题分项：（1）实验时如果轨道不光滑，则小球和轨道之间的摩擦力做功计算难，不容易验证机械能守恒定律，故该装置中轨道必须尽可能光滑；在验证小球在在轨道上运动阶段机械能守恒定律的过程中，只要计算出重力势能的减少量和动能的增计量，由即可验证，实际上只要，就验证了机械能守恒，所以无需测量钢球的质量；为了测量小钢球在轨道末端的速度v，要使小钢球离开轨道做平抛运动，故该装置中轨道末端必须水平；该实验中如果换成密度很小的塑料球，小球在离开轨道后受到空气阻力较大，不再做平抛运动，所以无法测量小球在轨道末端的速度v，因此钢球不能换成密度很小的塑料球；（2）在平抛运动阶段，小钢球只受重力，故机械能守恒，本实验只需验证小钢球在轨道上运动阶段机械能是否守恒；（3）小钢球在光滑轨道下滑到轨道末端，；小钢球离开轨道后做平抛运动，据平抛运动规律，可知小钢球平抛运动的水平速度，代入上式解得；（4）由于轨道对小球的摩擦力做功，空气阻力对小球做功，钢球转动动能不能忽略等，实际测得的s2总是比（3）中理论值小。
考点：本实验考查了实验原理的迁移。

练习册系列答案
相关题目

小刚同学用如图实验装置研究“机械能守恒定律”。他进行如下操作并测出如下数值。

①用天平测定小球的质量为0.50kg；
②用游标卡尺测出小球的直径为10.0mm；
③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82.05cm；
④电磁铁先通电，让小球吸在开始端；
⑤电磁铁断电时，小球自由下落；
⑥在小球经过光电门时间内，计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10-3s，由此可算得小球经过光电门的速度；
⑦计算得出小球重力势能减小量△Ep＝　　J，小球的动能变化量△Ek＝　　J。（g取9.8m/s2，结果保留三位有效数字），从实验结果中发现△Ep __　_△Ek（填“稍大于”、“稍小于”或“等于”），试分析可能的原因　　　　 。

用电流表和电压表测一个电阻值约为25 kΩ、额定功率为W的电阻Rx的阻值，备用器材有：
①量程0～100 μA，内阻约为500 Ω的电流表A1
②量程0～500 μA，内阻约为300 Ω的电流表A2
③量程0～1 V，内阻约为10 kΩ的电压表V1
④量程0～15 V，内阻约为100 kΩ的电压表V2
⑤量程0～50 V，内阻约为500 kΩ的电压表V3
⑥直流稳压电源，两端的输出电压为16 V
⑦滑动变阻器，阻值范围0～500 Ω，允许最大电流1 A
⑧待测电阻Rx，开关和导线若干
(1)为了测量准确，电压表应选________，电流表应选________(填写仪器前的序号)．
(2)在如图所示的方框内画出实验电路图．

若测量值为R测，真实值为R真，那么在操作、读数、计算均正确无误的情况下，R测___R真(选填“大于”、“等于”或“小于”)．

在测定匀变速直线运动加速度的实验中，选定一条纸带如图所示，已知交变电流的频率f=50Hz。从0点开始，每5个点取一个计数点，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得：x1=1.85cm，x2=3.04cm，x3=4.25cm，x4=5.48cm，x5=6.68cm，x6=7.90cm。

（1）在计时器打出计数点4时，小车的速度v4=      cm/s（结果保留3位有效数字）。
（2）加速度a =      m/s2。（结果保留3位有效数字）。

如下图所示，某同学用图甲所示的装置进行“探究功与物体速度变化的关系”实验，得到图乙所示的纸带;在本实验中是通过____________来改变拉力做功的数值(选填“改变橡皮筋的条数”或“改变橡皮筋的长度”)，通过测量________两点间的距离计算小车获得的速度(选填“A、B”或B、C”)．本实验是否需要平衡木板的摩擦力?答：_________(选填“是”或“否”)

如图所示为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略不计）“验证机械能守恒定律”的实验装置，完成以下填空。

实验步骤如下：
（1）将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平；
（2）测出挡光条的宽度L和两光电门中心之间的距离s；
（3）将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；
（4）读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间Δt1和Δt2；
（5）用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m；
（6）滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1=　 　 和Ek2=　 　 ；
（7）在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统重力势能的减少ΔEp=　　；（重力加速度为g）
（8）如果满足关系式　 　 ，则可认为验证了机械能守恒定律。

橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实际都表明，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。

（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是______。

A．NB．mC．N/mD．Pa
（2）在一段横截面积是圆形的橡皮筋，应用如图（甲）所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值，首先利用毫米刻度尺测得橡皮筋的长度L=20.00cm，利用测量工具a测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm，那么测量工具a应该是___      。（选填“螺旋测微器”或“游标卡尺”）
（3）用如图（甲）所示的装置就可以测出这种橡皮筋的Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录。处理数据时，可在图（乙）中作出F-x的图像，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k=     N/m(结果保留两位有效数字)

（4）这种橡皮筋的杨氏模量Y=      .(结果保留一位有效数字)

某学习小组探究“功与物体速度变化的关系”的实验装置如图所示。图中小车在一条橡皮筋作用下弹出沿木板滑行，橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都完全相同。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带求出。通过实验数据分析可以得出“功与物体速度变化的关系”。

①实验操作中需平衡小车受到的摩擦力，其最根本的目的是______。
A．防止小车不能被橡皮筋拉动  
B．便于小车获得较大的弹射速度
C．防止纸带上点迹不清晰
D．保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功
②关于橡皮筋做功，下列说法正确的是______。
A．橡皮筋做功的具体值可以直接测量         
B．橡皮筋在小车运动的全程中始终做功
C．通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加
D．若橡皮筋伸长量变为原来的2倍，则橡皮筋做功也增加为原来的2倍
③如图是某同学在正确实验操作过程中得到的一条纸带，O、A、B、C、D、E、F为选取的计数点，相邻的两个计数点间还有一个点没有画出，各计数点到O点的距离分别为1.87cm、4.79cm、8.89cm、16.91cm、25.83cm、34.75cm，若打点计时器的打点频率为50Hz，则由该纸带可知本次实验中橡皮筋做功结束时小车的速度是______m/s。

（6分）某探究学习小组验证动能定理的实验装置如图甲所示．

（1） 实验时首先要平衡摩擦力：取下沙桶，把木板不带滑轮的一端垫高，轻推小车，让小车________（选填“拖着”或“不拖着”）纸带运动．
（2）打点计时器使用频率为50 Hz的交流电，记录小车运动的纸带如图乙所示．在纸带上相邻两计数点之间还有四个点未画出．本实验需根据此纸带计算_________（选填“速度”、“加速度”）的值，其中小车通过计数点“B”时，该值＝___________(计算结果保留两位有效数字)．

（3）若实验室没有沙桶只有钩码，每个钩码质量m=50g，小车总质量M=200g，用该实验装置验证动能定理，则需验证重力对钩码所做的功是否等于____________（选填“小车”或“小车和钩码”）动能的增量．

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