题目内容

如图1是验证机械能守恒定律的实验．小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定．将轻绳拉至水平后由静止释放．在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时间△t，再用游标卡尺测出小圆柱的直径d，如图2，重力加速度为g．则
（1）小圆柱的直径d=    cm：
（2）测出悬点到圆柱重心的距离为l，若等式gl=    成立，说明小圆柱下摆过程机械能守恒．
【答案】分析：游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．
解答：解：解答：（1）游标卡尺读数为d=10mm+2×0.1mm=10.2mm=1.02cm
（2）小圆柱运动到最低点时，
根据机械能守恒定律应有mgl=，解得
故答案为（1）1.02     （2）
点评：游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读，其次要明确实验原理，根据物理规律列出相应方程，然后求解讨论即可．
练习册系列答案
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气垫导轨可以在导轨和滑块之间形成一薄层空气膜，使滑块和导轨间的摩擦几乎为零，如图1所示，让滑块从气垫导轨是某一高度下滑，滑块上的遮光片的宽度为△s，当遮光片通过电门时与光电门相连的数字毫秒器显示遮光时间为△t，则庶光片通过光电门的平均速度为v=
△s
△t

（1）关于这个平均速度，有如下讨论：
A．这个平均速度不能作为实验中遮光片通过光电门时滑块的瞬时速度
B．理论上，遮光片宽度越窄，遮光片通过光电门的平均越接近瞬时速度
C．实验中所选遮光片并非越窄越好，还应考虑测量时间的精确度，遮光片太窄，时间测量精度就会降低，所测瞬时速度反而不准确
D．实验中，所选遮光片越宽越好，这样时间的测量较准，得到的瞬时速度将比较准确，这些讨论中，正确的是：；
（2）利用这一装置可验证机械能守桓定律，如图2．滑块和遮光片总质量记为M（kg），若测出气垫导轨总长L0、遮光片的宽度△s，气垫导轨两端到桌面的高度差h、滑块从由静止释放到经过光时门时下滑的距离L和遮光时间△t，这一过程中：滑块减少的重力势能的表达式为：，滑块获得的动能表达式为：
1
2
M(
△s
△t
)2
1
2
M(
△s
△t
)2
；
（1）为进行“验证机械能守恒定律”的实验，有下列器材可供选择：铁架台、打点计时器以及复写纸、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、电键，刻度尺，其中不必要的器材是
低压直流电源、天平、秒表
低压直流电源、天平、秒表
，缺少的器材是
低压交流电源、重锤
低压交流电源、重锤
．
（2）验证机械能守恒亦可用如图甲所示装置，用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号，如图6乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm，已知电动机铭牌上标有“1440r/min”字样，由此验证机械能守衡．根据以上内容．回答下列问题：
①毛笔画相邻两条线的时间间隔T=
1
24
1
24
s，图乙中的圆柱棒的
左
左
端是悬挂端（填左或右）．
②根据乙所给的数据，可知毛笔画下记号C时，圆柱棒下落的速度vc=
1.2
1.2
m/s；画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD=
1.6
1.6
m/s；记号C、D之间棒的动能的变化量为
0.52
0.52
J，重力势能的变化量
0.57
0.57
J（g=9.8m/s2）．由此可得出的结论是
在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒
在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒
．（计算结果保留2位有效数字）
（1）现行高中物理教材的学生实验中，提供了重锤线的是
AC
AC

A、研究平抛物体的运动    B、验证机械能守恒定律
C、验证动量守恒定        D、用单摆测定重力加速度
（2）在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：若打点计时器所接交流电的频率为50赫兹，甲、乙两条实验纸带，如图1所示，应选
甲
甲
纸带好．若已测得点2到4间距离为s1，点0到3间距离为s2，打点周期为T，验证重物开始下落到打点计时器打下点3这段时间内机械能守恒，s1、s2和T应满足的关系为T=
S1
2
2gS2
S1
2
2gS2
．

（3）影响物质材料电阻率的因素很多．一般金属材料的电阻率随温度的升高增大，而半导体材料的电阻率则随温度的升高而减小．某校研究性学习小组为了研究某种导电材料的导电特性，他们用该种材料制作成电阻值较小的线状元件z做实验，所用电压表的量程为3V，电流表的量程为3A，测得元件Z中的电流与相应电压的9组数据标在I-U图上．
①他们进行实验应选用的实物电路图是图2中的
C
C
．

②在交流评价过程中某同学提出，有2组实验数据存在明显的错误，你认为是
C、D
C、D
（只需填上与该数据对应的点O、A、B…）
③请在图3上画出元件Z的伏安特性曲线，判断元件Z是
半导体
半导体
材料（“金属”或“半导体”）．
精英家教网气垫导轨可以在导轨和滑块之间形成一薄层空气膜，使滑块和导轨间的摩擦几乎为零，如图所示，让滑块从气垫导轨的某一高度下滑，滑块上的遮光片的宽度为△s，当遮光片通过电门时与光电门相连的数字毫秒器显示遮光时间为△t，则遮光片通过光电门的平均速度为v=
△s△t

（1）关于这个平均速度，有如下讨论：
A．这个平均速度不能作为实验中遮光片通过光电门时滑块的瞬时速度
B．理论上，遮光片宽度越窄，遮光片通过光电门的平均越接近瞬时速度
C．实验中所选遮光片并非越窄越好，还应考虑测量时间的精确度，遮光片太窄，时间测量精度就会降低，所测瞬时速度反而不准确
D．实验中，所选遮光片越宽越好，这样时间的测量较准，得到的瞬时速度将比较准确．
这些讨论中，正确的是：
 
；
（2）利用这一装置可验证机械能守桓定律．滑块和遮光片总质量记为M（kg），若测出气垫导轨总长L0、遮光片的宽度△s，气垫导轨两端到桌面的高度差h、滑块从由静止释放到经过光时门时下滑的距离L和遮光时间△t，这一过程中滑块减少的重力势能的表达式为：
 
，滑块获得的动能表达式为：
 
．

用如图实验装置验证、组成的系统机械能守恒：从高处由静止开始下落，上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守 恒定律．下图给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．已知=50g、=150g，打点频率为50Hz.(已知当地的重力加速度g=10.00m/s2，结果保留两位有效数字)，则

(1)在纸带上打下计数点5时的速度____________m/s；

(2)在0—5过程中系统动能的增量△Ek=_____________J，系统势能的减少量△Ep=__________J；由此得出的结论是：_________________________________________.

 

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