5.

图5－5－8

如图5－5－8所示，两个质量各为m₁和m₂的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m₁>m₂.现要利用此装置验证机械能守恒定律．

(1)若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有________．(在横线上填入选项前的编号)

①物块的质量m₁、m₂；

②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；

③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；

④绳子的长度．

(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：

①绳的质量要轻；

②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；

③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；

④两个物块的质量之差要尽可能大．

以上建议中确实对提高准确程度有作用的是________．(在横线上填入选项前的编号)

(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：________________________________________________________________________.

解析：(1)通过连结在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A、B连结在一起，A下降的距离一定等于B上升的距离；A、B的速度大小总是相等的，故②、③只测其中之一即可，不需要测量绳子的长度．填①②或①③.

(2)如果绳子质量不能忽略，则A、B组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能，从而为验证机械能守恒定律带来误差；若物块摇摆，则两物块的速度有差别，为计算系统的动能带来误差；两个物块质量差较大时，就可以使两物体下降过程时间变短，由计时所带来的误差影响就会越大，故正确选项①③.

答案：(1)①② 或①③　(2)① ③ 　(3)例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”；等

4．光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置(发射激光的装置是激光二极管，发出的光束很细)，如图5－5－7中的A和A′，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如图中的B和B′，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束光电计时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间．现有一小球从两光电门的正上方开始自由下落，如图所示，

图5－5－7

(1)若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有________(每个物理量均用文字和字母表示，如高度H)

(2)验证机械能守恒定律的关系式为________________．

解析：(1)需要测量的物理量有：小球直径D，两光电门间的竖直高度H，小球通过上下两光电门的时间Δt₁、Δt₂.则小球通过上、下两光电门处的速度分别为、.

(2)验证守恒关系式为：m²－m²＝mgH，化简得：－＝2gH.

答案：(1)小球直径D、两光电门间的竖直高度H、小球通过上下两光电门的时间Δt₁、Δt₂

(2)－＝2gH

3.

图5－5－6

如图5－5－6所示，小球从竖直砖墙某位置静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5…所示小球运动过程中每次曝光的位置。连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为d。根据图中的信息，下列判断正确的是(　)

A．能判定位置“1”是小球释放的初始位置

B．能求出小球下落的加速度为

C．能求出小球在位置“3”的速度为

D．如果已知d和T的数值，就能判定小球下落过程中机械能是否守恒

答案：BCD

2．某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是(　)

A．把打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源

B．将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度

C．先释放纸带，再接通电源

D．更换纸带，重复实验，根据记录处理数据

解析：使用打点计时器的实验均需先通电且打点稳定时才能松开纸带．

答案：C

1．利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中，下面叙述正确的是(　)

A．应该用天平称出物体的质量

B．应该选用点迹清晰，特别是第一点没有拉成长条的纸带

C．操作时应在接通电源的同时放开纸带

D．打点计时器应接在电压为4-6 V的直流电源上

答案：B

12.

图6－1－26

(2010·浙江六校联考)一根长为l的丝线吊着一质量为m，带电荷量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中，如图6－1－26所示，丝线与竖直方向成37°角，现突然将该电场方向变为向下且大小不变，不考虑因电场的改变而带来的其他影响(重力加速度为g)，求：

(1)匀强电场的电场强度的大小；

(2)小球经过最低点时丝线的拉力．

解析：(1)小球静止在电场中的受力如图所示：

显然小球带正电，由平衡条件得：

mgtan 37°＝Eq①

故E＝②

(2)电场方向变成向下后，小球开始摆动做圆周运动，重力、电场力对小球做正功．由动能定理：

(mg+qE)l(1－cos 37°)＝mv²③

由圆周运动知识，在最低点时，

F_向＝F_T－(mg+qE)＝m④

联立以上各式，解得：F_T＝mg⑤

答案：(1)　(2)mg

11.

图6－1－25

如图6－1－25所示，倾角为θ的斜面AB是粗糙且绝缘的，AB长为L，C为AB的中点，在A、C之间加一方向垂直斜面向上的匀强电场，与斜面垂直的虚线CD为电场的边界．现有一质量为m、电荷量为q的带正电的小物块(可视为质点)，从B点开始在B、C间以速度v₀沿斜面向下做匀速运动，经过C后沿斜面匀加速下滑，到达斜面底端A时的速度大小为v.试求：

(1)小物块与斜面间的动摩擦因数μ；

(2)匀强电场场强E的大小．

解析：(1)小物块在BC上匀速运动，由受力平衡得F_N＝mgcos θ，F_f＝mgsin θ

而F_f＝μF_N，由以上几式解得μ＝tan θ.

(2)小物块在CA上做匀加速直线运动，受力情况如图所示，则

F_N′＝mgcos θ－qE，F_f′＝μF_N′

根据牛顿第二定律得mgsin θ－F_f′＝ma，v²－v＝2a·

由以上几式解得E＝.

答案：(1)tan θ　(2).

10.

图6－1－24

如图6－1－24所示，在竖直放置的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一个点电荷，将一个质量为m、带电荷量为q的小球从圆弧管的端点A处由静止释放，小球沿细管滑到最低点B处时，对管壁恰好无压力，则处于圆心O处的电荷在AB弧中点处的电场强度的大小为(　)

A．E＝　 　　 B．E＝ 　　　 　C．E＝　 　　　　 D．无法计算

解析：小球下滑过程中由于电场力沿半径方向，总与速度方向垂直，所以电场力不做功，该过程小球的机械能守恒．设小球滑到最低点B处时速度为v，则有：mgR＝mv²　①，小球在B点时对管壁恰好无压力，则小球只受重力和电场力的作用，电场力必指向圆心，由牛顿第二定律可得：Eq－mg＝　②.由①②可求出E＝，所以C正确．

答案：C

9.

图6－1－23

如图6－1－23所示，两个带等量的正电荷的小球A、B(可视为点电荷)，被固定在光滑的绝缘的水平面上，P、N是小球A、B的连线的水平中垂线上的两点，且PO＝ON.现将一个电荷量很小的带负电的小球C(可视为质点)，由P点静止释放，在小球C向N点的运动的过程中，下列关于小球C的速度图象中，可能正确的是(　)

解析：本题考查同种等量电荷周围的电场线的分布．在AB的垂直平分线上，从无穷远处到O点电场强度先变大后变小，到O点变为零，负电荷受力沿垂直平分线运动，电荷的加速度先变大后变小，速度不断增大，在O点加速度变为零，速度达到最大，v－t图线的斜率先变大后变小；由O点到无穷远，速度变化情况另一侧速度的变化情况具有对称性．如果PN足够远，B正确，如果PN很近，A正确．

答案：AB

8.

图6－1－22

如图6－1－22所示，倾角为θ的绝缘斜面固定在水平面上，当质量为m、带电荷量为+q的滑块沿斜面下滑时，在此空间突然加上竖直方向的匀强电场，已知滑块受到的电场力小于滑块的重力．则(　)

A．若滑块匀速下滑，加上竖直向上的电场后，滑块将减速下滑

B．若滑块匀速下滑，加上竖直向下的电场后，滑块仍匀速下滑

C．若滑块匀减速下滑，加上竖直向上的电场后，滑块仍减速下滑，但加速度变大

D．若滑块匀加速下滑，加上竖直向下的电场后，滑块仍以原加速度加速下滑

答案：B