题目内容
20．
使用如图1所示的装置验证机械能守恒定律．图是按正确操作顺序操作打出的一条纸带，图2中点O是打出的第一个点迹，A、B、C、D、E、F、G是依次打出的点，量出O、F间的距离为h=21.90cm，E、G间的距离s=8.20cm．已知电火花计时器的打点频率是f=50Hz，当地的重力加速度g取9.8m/s2，重物的质量为m=1kg．从开始运动到打下F点的过程中，重物重力势能的减少量△Ep=2.15J，动能的增加量△Ek=2.10J．造成两者不相等的主要原因是有空气阻力或纸带与打点计时器之间有阻力的作用．
分析 纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．
由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量．
解答 解：重物由开始运动到F点时，重物的重力势能的减少量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.219 J=2.15J．
利用匀变速直线运动的推论
vF=$\frac{s}{2T}$=$\frac{0.082}{0.04}$=2.05m/s
EkB=$\frac{1}{2}$mvB2=2.10 J
这样验证的系统误差总是使重物的重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因是纸带与打点计时器间有摩擦阻力，或存在空气阻力．
故答案为：2.15，2.10，有空气阻力或纸带与打点计时器之间有阻力的作用．
点评 运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题．
要注意单位的换算．
要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒．
练习册系列答案
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8．以下说法中正确的是（ ）
| A． | 经典力学理论是普遍适用的，大到天体、小到微观粒子均适用 | |
| B． | 经典力学理论是在一定的条件下成立的，当物体运动速度接近光速时，经典力学就不适用了 | |
| C． | 经典力学虽然不能处理高速运动的问题，但对微观粒子还是适用的 | |
| D． | 相对论和量子力学的出现，否定了经典力学的理论，使经典力学失去了意义 |
如图所示，为一跑道的示意图，AB、CD为直线跑道，BEC、DFA为半径为R的圆形跑道，某同学质量为m，沿着这一跑道以大小为v的速度逆时针匀速跑动．如果把这个同学看作是质点，则他在经过AB中点时所受力的合力为0，经过BEC的中点E时所受力的合力为$m\frac{v^2}{R}$．
5．
伽利略用两个对接的斜面，一个斜面固定，让小球从斜面上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图所示，伽利略设计这个实验的目的是为了说明（ ）
伽利略用两个对接的斜面，一个斜面固定，让小球从斜面上滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐改变至零，如图所示，伽利略设计这个实验的目的是为了说明（ ）| A． | 维持物体做匀速直线运动并不需要力 | |
| B． | 如果物体不受到力的作用，就不会运动 | |
| C． | 如果没有摩擦，物体运动时机械能守恒 | |
| D． | 如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度 |
如图所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径为4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中，皮带不打滑．则：a、c、d三点的向心加速度之比a1：a2：a3=2：1：2．
如图所示，abcd是一边长为l的匀质正方形导线框，总电阻为R，今使线框以恒定速度v水平向右穿过方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域．已知磁感应强度为B，磁场宽度为3l，求：
一块玻璃砖，折射率为n，一束光从MN界面入射，从NQ侧面射出，如图所示，为使光在NQ面发生全反射，入射角A的正弦sinA应满足条件sinA≤$\sqrt{{n}^{2}-1}$．