题目内容
19．
如图甲所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置：在竖直放置的铁架台上端固定一个电磁铁，通电时，质量为m、直径为d的小球被吸在电磁铁上A处，铁架台上B处有一光电门，实验前调整灯光电门位置使小球下落过程中球心恰好通过光电门中的激光束，用h表是A、B两点间的距离，g表示当地重力加速度．（1）实验时，应先接通数字计时器（填“接通数字计时器”或“断开电磁铁的电源”）．
（2）小球从A点由静止下落运动至B，测出小球经过光电门的时间t，则该小球重力势能的减小量表示为
mgh，动能的增加量表示为$\frac{m{d}^{2}}{2{t}^{2}}$，若小球机械能守恒，则$\frac{1}{{t}^{2}}$与h的关系式为$\frac{1}{{t}^{2}}$=$\frac{2gh}{{d}^{2}}$（用题中已知量表示）．
（3）实验时改变光电门位置，让小球每次均从A点释放，测量相应的h与t的值，以$\frac{1}{{t}^{2}}$为纵轴，h为横轴，作出的图象如图乙所示，若根据图象求得直线的斜率为k，则可进一步求出重力加速度为$\frac{{d}^{2}k}{2}$（用题中已知量表示），代入相关数据后，若该值与当地重力加速度g近似相等，则可验证小球在自由下落过程中机械能守恒．
（4）为减小实验误差，可采用哪些方法？小钢球直径选择较小的，小钢球释放的位置离光电门适当大一些（提出一条即可）
分析 （1）实验时应先接通数字计时器，再断开电磁铁的电源．
（2）根据下降的高度求出小球重力势能的减小量，根据极短时间内的平均速度求出小球通过光电门的瞬时速度，从而得出动能的增加量，抓住动能的增加量和重力势能的减小量相等得出$\frac{1}{{t}^{2}}$与h的关系式．
（3）通过$\frac{1}{{t}^{2}}$与h的关系式得出图线斜率的含义，结合图线斜率求出重力加速度．
（4）通过实验的原理以及注意事项确定减小实验误差的方法．
解答 解：（1）实验时应先接通数字计时器，再断开电磁铁的电源．
（2）小球重力势能的减小量为mgh，小球通过光电门的瞬时速度v=$\frac{d}{t}$，则动能的增加量为$\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{m{d}^{2}}{2{t}^{2}}$，若机械能守恒，则有：mgh=$\frac{m{d}^{2}}{2{t}^{2}}$，即$\frac{1}{{t}^{2}}=\frac{2gh}{{d}^{2}}$．
（3）根据机械能守恒定律有：$\frac{1}{{t}^{2}}=\frac{2gh}{{d}^{2}}$．则图线的斜率k=$\frac{2g}{{d}^{2}}$，则重力加速度g=$\frac{{d}^{2}k}{2}$．
（4）为了减小实验的误差，小钢球直径选择较小的，小钢球释放的位置离光电门适当大一些．
故答案为：（1）接通数字计时器，（2）mgh，$\frac{m{d}^{2}}{2{t}^{2}}$，$\frac{2gh}{{d}^{2}}$，（3）$\frac{{d}^{2}k}{2}$，（4）小钢球直径选择较小的，小钢球释放的位置离光电门适当大一些．
点评 解决本题的关键知道实验的原理，掌握减小实验误差的方法，对于图线问题，一般的解题思路是得出物理量之间的关系式，结合图线的斜率或截距进行求解．
如图所示，把质量为m的球夹在竖直墙壁AC和木板BC之间，不计摩擦，绕C点将板BC缓慢放至水平的过程中，下列说法正确的是（ ）| A． | 球对墙的压力减小 | B． | 球对墙的压力增大 | ||
| C． | 球对板的压力减小 | D． | 球对板的压力先增大后减小 |
如图所示电路中灯泡A、B均不亮，但电路中只有一处断开，现作电压表测得Uab=0、Uac=0、Ubd=3V、Ucd=3V，则可分析出（ ）| A． | B灯断开 | B． | A灯断开 | C． | 电源断开 | D． | R断开 |
如图所示，质量为m、带电量为-q的小球放在光滑绝缘倾斜导轨上，导轨倾角为45°，其下端平滑连接一半径为R的竖直圆形光滑绝缘轨道，整个装置放在方向水平向左，强度为E=$\frac{mg}{q}$的匀强电场中．小球在A点由静止释放．试问：
如图所示，平行金属板A、B间存在加速电压，一个不计重力、带正电荷的粒子从A板附近由静止开始被加速，恰好从B板小孔P飞出，B板上方分布有场强为E的匀强电场，当场强方向竖直向下时，粒子从小孔P打入电场，能在电场中上升的最大高度为L．空间中两点M、N连线与B板成45°角．
如图所示为一由双刀双掷电键S、两节干电池（每节干电池的电动势E=1.5V，内阻r=1Ω）和一个小灯泡（额定电压为2.5V，额定电流为0.15A）组成的电路，那么：
如图所示，电源电动势为ε，电源内阻为r，当电键K闭合时，正确的判断是（ ）| A． | 电压表的读数变小，电流表的读数变小 | |
| B． | 电压表的读数变小，电流表的读数增大 | |
| C． | 电压表的读数增大，电流表的读数变小 | |
| D． | 电压表的读数增大，电流表的读数增大 |