如图所示，在地面上以速度v0抛出质量为m的物体，抛出后物体落到比地面低h的海平面上.若以地面为零势能面且不计空气阻力，则下列说法中不正确的是( )10.
(12分)探究能力是物理学研究的重要能力之一. 物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能，转动动能的大小与物体转动的角速度有关.为了研究某一砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系，某同学采用了下述实验方法进行探索：先让砂轮由动力带动匀速旋转测得其角速度ω，然后让砂轮脱离动力，由于克服转轴间的摩擦力做功，砂轮最后停下，测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n，通过分析实验数据，得出结论.经实验测得的几组ω和n的数据如下表所示，另外已测得砂轮转轴的直径D＝1 cm，转轴间的摩擦力为 N.
(1)计算出砂轮每次脱离动力的转动动能，并填入表格中.
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ω/(rad·s－1) |
0.5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
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n |
5.0 |
20 |
80 |
180 |
320 |
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Ek/J |
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(2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系式为： .
(3)若测得脱离动力后砂轮的角速度为2.5 rad/s，则它转过45圈时的角速度为 rad/s.
解析：(1)由能量守恒定律可知，脱离动力时刻砂轮的转动动能等于停止前克服滑动摩擦力做的功，即：
ΔEk＝Wf＝nπD·f.
(2)由表中数据可得Ek∝ω2，设Ek＝kω2
当有ω＝0.5 rad/s时有：
k×0.52＝5π×10－2×
解得：k＝2，故Ek＝2ω2.
(3)由动能定理得：Ek′－Ek＝－f·45·πD
解得：Ek′＝2×2.52 J－×45×π×1×10－2 J＝8 J
又由Ek′＝2ω′2
解得：ω′＝2 rad/s.
答案：(1)0.5 2.0 8.0 18.0 32.0 (2)Ek＝2ω2
(3)2.0
9.
(12分)如图所示，将轻弹簧放在凹形光滑轨道上，并将其一端与轨道的相应端固定，轨道放在水平桌面的边缘上，桌边悬一重物.利用该装置可以找出弹簧压缩时具有的弹性势能与压缩量之间的关系.
(1)为完成实验，还需要哪些器材？
答： .
(2)如果在实验中，得到弹簧的压缩量x和小球离开桌面后落地的水平位移s的一些数据如下表所示，则得到的实验结论是： .
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实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
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x/cm |
2.00 |
3.00 |
4.00 |
5.00 |
|
s/cm |
29.20 |
45.05 |
60.52 |
75.40 |
解析：(2)由机械能守恒定律得：Ep＝mv
又由平抛运动的规律知：v0＝s
可得：本实验中弹簧的弹性势能Ep∝s2
又由实验数据可得：s∝x
可得实验结论：Ep∝x2.
答案：(1)白纸、复写纸、刻度尺
(2)弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的平方成正比
8.(12分)某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验的简易示意图如图所示.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.所用的西瓯XDS－007光电门传感器可测得最短时间为0.01 ms.将挡光效果好、宽度d＝3.8×10－3 m的黑色磁带贴在透明直尺上.现将直尺从一定高度由静止释放，并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Δti与图中所示的高度差Δhi，并将部分数据进行了处理，结果如下表所示.(取g＝9.8 m/s2，表格中M为直尺的质量)
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|
Δti (×10－3 s) |
vi＝ (m·s－1) |
ΔEki＝Mv－Mv |
Δhi(m) |
MgΔhi |
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1 |
1.21 |
3.14 |
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2 |
1.15 |
3.30 |
0.52M |
0.06 |
0.59M |
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3 |
1.00 |
3.80 |
2.29M |
0.24 |
2.35M |
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4 |
0.95 |
4.00 |
3.07M |
0.32 |
3.14M |
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5 |
0.90 |
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0.41 |
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(1)从表格中的数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用vi＝求出的，请你简要分析该同学这样做的理由是： .
(2)请将表格中的数据填写完整.
(3)通过实验得出的结论是： .
(4)根据该实验，请你判断下列ΔEk－Δh图象中正确的是( )
答案：(1)极短时间或极短位移内的平均速度趋近于瞬时速度
(2)4.22 4.00M或4.01M 4.01M或4.02M
(3)在误差允许的范围内，机械能守恒
(4)C
(12分)用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种.重物从高处由静止开始下落，重物上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律.
