题目内容

I小明利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验装置的示意图如图1所示，当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．所用的光电门传感器可侧的最短时间为0.01ms．将挡光效果好、宽度为d=3.8×10-3m的黑色磁带若干段贴在透明直尺上，让直尺从一定高度由静止释放，井使其竖直通过光电门．某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间△ti与高度差△hi，并将部分数据进行了处理，结果如下表所示．（取g=9.8m/s2，表格中M为直尺质量）

实验次序△ti（10-3s）vi=
d
△ti
（m?s-1）		△Eh=
1
2
Mvi2-
1
2
Mvt2		△hi（m）mg△hi
11.213.13---------------
21.153.310.58M0.060.58M
31.003.802.24M0.232.25M
40.954.003.10M0.323.14M
50.90____________0.41______
（1）请将表格中数据填写完整．
（2）从该实验可得△Eh一△h的图象是图2中的______．
（1）第5点速度为：v5=
d
△t5
=
3.8×10-3m
0.90×10-3s
≈4.22m/s
从第5点到第1点间动能的增加量为：△Ek=
1
2
M
v25
-
1
2
M
v21
=
1
2
×M×(4.222-3.132)≈4.00M；
从第5点到第1点间重力势能的减小量为：△Ep=Mg△h5=M×9.8×0.41≈4.01M；
（2）根据动能定理可知：mg△h=△Eh，故△Eh一△h的图象是直线，故C正确；
故答案为：（1）4.22；4.00M；4.01M；（2）C．
练习册系列答案
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一小孩从公园中的滑梯上加速滑下，对于其机械能变化情况，下列说法中正确的是（　　）
A．重力势能减小，动能不变，机械能减小
B．重力势能减小，动能增加，机械能减小
C．重力势能减小，动能增加，机械能增加
D．重力势能减小，动能增加，机械能不变
如图所示，在高台跳水比赛中，质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为f，那么在他减速下降h的过程中，下列说法正确的是（g为当地的重力加速度）（　　）
A．他的动能减少了fh
B．他的重力势能减少了mgh
C．他的机械能减少了fh
D．他的机械能减少了（f-mg）h
（1）图（a）为“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图，现有的器材为：铁架台、电磁打点计时器、纸带、复写纸、直尺、带铁夹的重物．为完成本实验，除了所给的器材，还需要4～6V______电源（填直流或交流）
（2）在实验中，已知电磁打点计时器工作周期T=0.02S，自由下落的重物质量m=2kg，如图（b）所示为某同学实验后选出的一条理想的纸带，O点是打出的第一个点，A、B、C是在纸带上取出的三个计数点，AB、BC间各有一个点未画出．经测得A、B、C三点到O点的距离分别为：S1=12.9cm，S2=20.5cm，S3=28.9cm，g=10m/s2，完成以下问题：（计算结果均保留两位有效数字）
①纸带的______端与重锤连接（填左或右）．
②打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=______m/s．
③从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减少量△EP=______J，此过程中物体动能的增量△EK=______J．
在验证机械能守恒定律的实验中，按要求组装好仪器，让质量m=1kg的重物自由下落做匀加速直线运动，并在纸带上打出了一系列的点，如图所示．O为打下的第一个点，A、B、C三个相邻计数点之间的时间间隔为0.04s，则打点计时器打下计数点B时重物速度为vB=______m/s，从打下点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量为△EP=______J（取g=9.8m/s2），此过程动能的增加量为△EK=______J．
如图1所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度．
（1）所需器材有：电火花打点计时器、纸带、墨粉纸盘、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需______（填字母代号）中的器材．
A．直流电源B．天平及砝码C．交流电源D．毫米刻度尺
（2）下列实验操作步骤正确的是______
A．实验所用的重物可用实心泡沫球
B．应调整打点计时器，使其两限位孔连线在竖直方向
C．实验时应先使重物靠近打点计时器再释放，释放后再接通电源
（3）实验中得到的一条纸带如图2所示，从比较清晰的点起，每2个打印点取一个点作为计数点，分别标明0，1，2，3，4．测得x1=30.0mm，x2=45.4mm，x3=60.8mm，x4=76.2mm，则物体在打下点2时的速度大小为______m/s．物体的加速度大小为______m/s2．该实验中测得的重力加速度偏小，其主要原因是______．
在用自由落体运动做“验证机械能守恒定律”实验中，用天平称得重物的质量为m=0.5kg，所用电源的频率为50Hz，某同学通过正确的实验操作得到了一条理想的纸带．纸带上打出的点如图所示（纸带上的O点是第一个打印点，A、B、C、D、E分别是每打两个点的时间作为计时单位取的记数点，图中数据单位为毫米），已知当地的重力加速度g=9.8m/s2．选择B点为初始点，D点为终点，则从打下B点到打下D点的过程中，重物的重力势能的减少量为△Ep=______J；重物动能的增加量为△Ek=______J；但实验中总存在△Ep______△Ek（填：小于、等于、大于）．（取3位有效数字）
某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械守恒定律，实验装置如图甲所示，在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象．
（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的△t1______△t2．（填“＞”“=”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平．
（2）遮光条宽度为d，滑块P用细线跨过定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若△t1、△t2、d和鈎码质量m已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出的物理量是______和______（写出物理量的名称及符号）．
（3）若上述物理量间满足关系式______，则表明在上述过程中滑块和砝码组成的系统机械能守恒．
如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．
（1）为完成此实验，除了图中所示器材，还需要的器材有______
A．刻度尺B．秒表
C．天平D．“220V、50Hz”交流电源
（2）某同学实验打出的纸带如图所示，“0”点是第一个打点（此刻速度为零），0、1、2、…、4为连续打下的点．各相邻打点间的距离为S1、S2、…、S4．设打点计时器的打点时间间隔为T，实验地点的重力加速度为g．为了验证打下“0”点到打下“3”点过程中，重锤的机械能守恒，该同学利用υ=2gS3计算出打下“4”点时重锤的速度υ，你赞同吗？请写出你的看法．（若不赞同，请写出你的方法．）______．

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