题目内容

【题目】某物理兴趣小组的同学设计了一个利用力传感器和单摆小球来验证机械能守恒，实验过程如下。

①如图甲所示，固定力传感器M，实验中挂钩位置可认为不变；

②取一根不可伸长的细线，一端连接小铁球，另一端穿过固定的光滑小圆环O，并固定在传感器的挂钩上（小圆环刚好够一根细线通过）

③将小铁球自由悬挂并处于静止状态，从计算机中得到拉力随时间变化的关系如图乙所示。

④让小铁球以较小的角度在竖直平面内的A、B之间摆动，从计算机中得到拉力随时间变化的关系图象如图丙所示。

(1)为验证小铁球在最高点A和最低处的机械能是否相等，则_____。

A．必须要测出小铁球的直径D

B．必须要测出小铁球的质量m

C．必须要测出细线离开竖直方向的最大偏角θ

D．必须要知道图乙、丙中F0，F1，F2的大小及当地重力加速度g

E．必须要知道图乙、丙中F0，F1，F2的大小

(2)若已经通过实验测得了(1)中所需的物理量，则为了验证小铁球在最高点B和最低点处的机械能是否相等，只需验证等式_______________是否成立即可。（用题中所测得的物理量符号表示）

【答案】E

【解析】

(1)[1]由于重力加速度未知，则有小铁球静止时，绳子的拉力F0，可知小球的重力为：

G=mg=F0

小球在最低点，由牛顿第二定律，则有

小球在最低点的动能为

从A到最低点，物体的重力势能减少量等于重力做的功即

另有对A点受力分析得

从A到最低点的过程中，重力势能减少量等于动能增加量，即为

化简得

由上可知，E正确，ABCD错误。

故选E。

(2)[2]据(1)分析知，为了验证小铁球在最高点B和最低点处的机械能是否相等，只需验证等式

是否成立即可。

练习册系列答案
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（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________电源（填“交流”或“直流”）；

（2）实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是（ ）

A．放开小车，能够自由下滑即可

B．放开小车，能够匀速下滑即可

C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可

D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可

（3）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是（ ）

A．橡皮筋处于原长状态

B．橡皮筋仍处于伸长状态

C．小车在两个铁钉的连线处

D．小车已过两个铁钉的连线

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①将S2接到，拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如下图甲所示的位置，闭合S1，记录下对应的电压表示数为2.20V，然后断开S1；

②保持电阻箱示数不变，将S2切换到，闭合S1，记录此时电压表的读数（电压表的示数如下图乙所示），然后断开S1．

请你解答下列问题：

图甲所示电阻箱的读数为 Ω，图乙所示的电压表读数为 V．

由此可算出定值电阻R1的阻值为 Ω（R1的计算结果保留两位小数）．

（2）在完成上述操作后，小红继续以下的操作：

将S2切换到，闭合S1，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图丙所示的—图线．

由此可求得电源电动势E和电源内阻r，其中E = V，内阻r = Ω（计算结果均保留两位小数）．

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(1)据图乙可求得纸带运动的加速度大小为_________；（用字母、和表示）

(2)由图乙可知，打下计数点时，圆盘转动的角速度为________；（用字母、和表示）

(3)圆盘转动的角加速度大小为___________。（用字母、、和表示）

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B．将打点计时器接到直流电源上

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D．测量纸带上某些点间的距离

E．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能

其中操作不当的步骤是__________(填选项对应的字母)．

(2)在纸带上打下计数点5时的速度v＝______m/s；

(3)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝________ J，系统势能的减少量ΔEp＝______J，由此得出的结论是___________________________________________________；

(4)若某同学作出v2－h图象如图所示，写出计算当地重力加速度g的表达________________，并计算出当地的实际重力加速度g＝________m/s2.

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