题目内容

(探究创新)用气垫导轨装置验证机械能守恒定律，先非常仔细地把导轨调成水平，然后用垫块把导轨一端垫高H．滑块m上面装1＝3 cm的挡光框，使它由轨道上端任一处滑下如图所示，测出它通过光电门G1和G2时的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2这段过程中动能的增加量ΔEk＝m(v－v)；再算出重力势能的减少ΔEp＝mgh；比较ΔEk与ΔEp的大小，便可验证机械能是否守恒．

(1)滑块的速度v1、v2如何求出？滑块通过G1时的高度h如何求出？

(2)若测得图中L＝1 m，s＝0.5 m，H＝20 cm，m＝500 g，滑块通过G1和G2的时间分别为5.0×10－2 s和2.0×10－2 s，当地重力加速度g＝9.80 m/s2，试判断机械能是否守恒．

答案：
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在探究加速度a与力F、质量m的关系实验中，三个小组分别采用了图甲、图乙、图丙不同的实验器材进行．乙组不同于甲组的是长木板的右端垫着小木块，丙组不同的是用气垫导轨代替长木板、数字计时器代替打点计时器（遮光条通过每个光电门需要的时间t都可以直接显示出来）．
（1）若先探究a与F的关系，则应保持实验器材中
小车的质量
小车的质量
不变；实验中测F应该测的是
重物的重力
重物的重力
，在三组器材中测F时产生系统误差最大的是
甲
甲
，乙组中采取减小系统误差的关键是
将木板垫成斜面使小车受到的重力沿着斜面的分力与摩擦力平衡
将木板垫成斜面使小车受到的重力沿着斜面的分力与摩擦力平衡
．三个组测量了数据后描绘的a-F图象有所不同，其中有一组得到的如图丁所示，这是
甲
甲
组器材测得的结果．（每空1分）
（2）用丙组做实验时两个光电门间距是30cm，遮光条的宽度为1cm，它通过光电门1和2时需要的时间分别显示为0.1s和0.025s，计算小车经过两个光电门时的速度为v1=
0.1
0.1
m/s，v2=
0.4
0.4
m/s，由此计算出小车的加速度a=
0.25
0.25
m/s2．
（1）如图1为研究平抛运动的演示实验装置，图中C为弹性铁片，它位于B球的左面并夹紧．A球，开始时两球均静止，当小锤D下摆时打击铁片C使B球做平抛运动，同时使A自由下落．对该实验出现的现象以及应得出的结论是（不考虑空气阻力）：
 

A．两球在空中运动时，两者高度始终相同
B．两球必定同时落地
C．实验表明，平抛运动就是自由落体运动
D．实验表明，平抛运动的水平分运动是匀速直线运动
（2）下面是某实验小组用气垫导轨和光电计时器（数字计时器）“探究加速度与外力关系”时的实验装嚣（图2）和得到的数据表格．保持滑块质量M不变时的实验数据如下表：
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砝码的质量m/kg 滑块所受拉力大小的近似值F/N 滑块通过光电门1的速度v1（m/s） 滑块通过光电门2的速度v2（m/s） 两光电门的距离s/m 滑块加速度的计算值a/（m/s2）
5×10-3 4.9×10-2 0.09 0.15 0.50 a1=
 
×10-2
10×10-3 9.8×10-2 0.12 0.21 0.50 a2=
 
×10-2
15×10-3 14.7×10-2 0.14 0.25 0.50 a3=
 
×10-2
①请完成上面表格内的“加速度的计算值”的填空（结果取2位有效数字）
②根据表中数据，在下图的a-F坐标系中描出相应的点．并作出a-F图象
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③由a-F图象得出的结论为：
 
．
影响加速度的因素是物体的质量及其所受合外力，现用气垫导轨装置探究加速度与力、质量的定量关系，如图1所示．滑块在气垫导轨上运动，导轨上的小孔喷出的气流使滑块悬浮在导轨上，使滑块所受的摩擦力减小到可以忽略不计的程度．光电门可显示滑块上细窄挡光条经过光电门的时间，经过光电门1和光电门的时间分别记为t1 和t2，挡光条宽度为d，两光电门间距为x．精英家教网
（1）保持滑块质量不变，让滑块在砝码拉力作用下做加速运动，通过增减砝码的数量来改变拉力的大小，重复多次实验，在表1中记录下实验数据，然后进行分析．
表1 滑块质量不变时的实验数据（滑块质量M=0.5kg/g=9.8/s2）
实验第次 砝码盘和砝码质量
m/kg		 滑块所受拉力的近似值
F/N		 滑块通过光电门1的速度
V1/（m?s-1）		 滑块通过光电门2的速度
v2/（m?s-1）		 两光电门间的距离
x/m		 滑块加速度的计算值
a/（m?s-2）
1 0.005 0.049 / / / 0.10
2 0.010 0.098 / / / 0.20
3 0.015 0.147 / / / 0.29
4 0.020 0.196 / / / 0.41
5 0.025 0.245 / / / 0.49
①滑块经过光电门1的速度计算式v1=
 
，滑块的加速度计算式为a=
 
；
②在此实验中，需要保证在增加砝码时M＞＞m，这样做的目的是
 
；
③依表1中的数据，在图2中坐标系中做出a-F图象，并写出实验结论：
 
．
（2）保持滑块的受力不变，通过在滑块上增加或减少橡皮泥来改变滑块的质量，重复多次，按表2中各项物理量记下实验数据．
表2 滑块所受拉力不变时的实验数据（拉力F=0.147N）
实验第次 滑块（含橡皮泥）的质量
M/kg		 滑块（含橡皮泥）质量的倒数
1
M
/（kg-1 ）		 滑块通过光电门1的速度
v1/（m?s-1 ）		 滑块通过光电门2的速度
v2/（m?s-1 ）		 两光电门间的距离
x/m		 滑块加速度的计算值
a/（m?s-2）
运用图象处理实验数据时，建立合适的坐标系能直观的表达出实验结论来，请你以表2为依据，纵坐标为加速度a，横坐标物理量应该为
 
，理由是
 
．
（选修模块3-5）
（1）下列说法中正确的是
BD
BD
．
A．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大
B．查德威克发现中子的核反应是：
 
9
4
Be
+
4
2
He→
 
12
6
C
+
1
0
n
C．β衰变说明了β粒子（电子）是原子核的组成部分
D．“探究碰撞中的不变量”的实验中得到的结论是碰撞前后两个物体mv的矢量和保持不变
（2）如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，（直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5）．由图可知普朗克常量为
6.5×10-34
6.5×10-34
Js（保留两位有效数字）
（3）一位同学在用气垫导轨探究动量守恒定律时，测得滑块A以0.095m/s的速度水平向右撞上同向滑行的滑块B，碰撞前B的速度大小为0.045m/s，碰撞后A、B分别以0.045m/s、0.07m/s的速度继续向前运动．求：A、B两滑块的质量之比．

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