题目内容

小李同学用如图1所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”的实验．已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地重力加速度g=9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg．小李同学选用实验中得到的一条点迹清晰的纸带，把运动的起始点记作O，另选连续3个点A、B、C作为测量点，且A、B、C各点到O点的距离如图2所示．根据以上数据，可知重物由O点运动到B点过程中，重力势能的减少量等于______J，动能的增加量等于______J（结果保留3位有效数字）．
重力势能减小量：△Ep=mgh=1.0×9.8×0.230J=2.25J；
匀变速直线运动中，该过程中的平均速度等于时间中点的瞬时速度，因此有：
vB=
xAC
2T
=
(27.35-18.95)cm
2×0.02s
=2.10m/s
△Ek=
1
2
m
v2B
=2.21J
故答案为：2.25，2.21．
练习册系列答案
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如图所示，小球以初速度v0从A点沿不光滑的轨道运动到高为h的B点后自动返回，其返回途中仍经过A点，小球经过轨道连接处无机械能损失，则小球经过A点的速度大小为（　　）
A．
v20
-4gh
B．
4gh-
v20
C．
v20
-2gh
D．
2gh-
v20
在《验证机械能守恒定律》的实验中，质量m为1.0kg的重物自由下落，带动纸带打出一系列的点，如图所示．相邻计数点间的时间间隔为0.02s，距离单位为cm．g取9.8m/s2．
（1）打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=______m/s；
（2）从起点O到打下计数点B的过程中物体的动能增加量△EK=______J，重力势能减少量△EP=______J．（结果保留两位有效数字）
（3）实验的结论是______．
用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，据此验证机械能守恒定律．
（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量
D．释放纸带，立即接通电源开关打出一条纸带；
E．测量纸带上某些点间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是______（将其选项对应的字母填在横线处）
（2）在验证机械能守恒定律的实验中，若以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2---h的图象应是______，才能验证机械能守恒定律；v2---h图象的斜率等于______的数值．
（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1，由图1可知其长度为______mm；用螺旋测微器测量其直径如图，由图1可知其直径为______mm；

（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50HZ，当地重力加速度的值为9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg．甲、乙、丙三学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.12cm，0.19cm和0.25cm，可见操作上有错误的是学生______，错误操作______．
若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A，B，C到第一个点的距离如图2所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是△EP=______，此过程中物体动能的增加量是△EK______（取g=9.8m/s2）；
（3）如图3所示气垫是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在轨道上，滑块在轨道上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫轨道以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：
a．调整气垫轨道，使导轨处于水平；
b．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；
c．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计数器开始工作，当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t1和t2；
d．用刻度尺测出滑块A的左端至C挡板的距离L1、滑块B的右端到D挡板的距离L2．
①试验中还应测量的物理量是______；
②利用上述过程测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是______；
③利用上述实验数据导出的被压缩弹簧的弹性势能的表达式是______．
在“探究动能与重力势能的转化和守恒”的实验中采用重物自由下落的方法：
（1）实验供选择的重物有以下四个，应选择______．
A．质量为100g的木球B．质量为10g的砝码
C．质量为200g的钩码D．质量为10g的塑料球
（2）实验中______（填需要或不需要）用天平测量重物的质量m．开始打点计时的时候，关于接通电源和松开纸带的顺序，应该是先______．
（3）使用质量为m的重物和打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图所示，纸带上所打的点记录了物体在不同时刻的位置，那么纸带的______端（填左或右）与重物相连．设相邻计数点的时间间隔为T，且0为打下的第一个点．当打点计时器打点“3”时，物体的动能表达式为______．（用题目所给的符号来表示）
下列物体中，机械能守恒的是（　　）
A．水平抛出的物体（不计空气阻力）
B．被匀速吊起的集装箱
C．光滑曲面上自由运动的物体
D．以
4
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g的加速度竖直向上做匀减速运动的物体
学校实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，提出了如图甲、乙所示的两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验；乙方案为用小车在木板斜面上下滑进行实验．
（1）小组内同学对两种方案进行了讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是______（填“甲”或“乙”）
（2）若该小组采用图甲的装置打出一条纸带如图丙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，请根据纸带计算出打下D点时纸带的速度大小为______m/s．（结果保留三位有效数字）
（3）该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出的v2-h图线如图丁所示，则图线斜率的物理意义是______．
如图所示，水平放置的轻弹簧左端固定，小物块P置于水平桌面上的A点并与弹簧的右端接触，此时弹簧处于原长．现用水平向左的推力将P缓缓推至B点（弹簧仍在弹性限度内）时，推力做的功为WF＝6 J．撤去推力后，小物块P沿桌面滑动到停在光滑水平地面上的平板小车Q上，且恰好物块P在小车Q上不滑出去（不掉下小车）。小车的上表面与桌面在同一水平面上，已知P、Q质量分别为m＝1 kg、M＝4 kg，A、B间距离为L1＝5 cm，A离桌子边缘C点的距离为L2＝90 cm，P与桌面及P与Q的动摩擦因数均为μ＝0.4，g＝10 m/s2，试求:

（1）把小物块推到B处时，弹簧获得的弹性势能是多少？
（2）小物块滑到C点的速度
（3）P和Q最后的速度；
（4）Q的长度

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