题目内容
17．
某探究小组想利用验证机械能守恒定律的装置测量当地的重力加速度，如图甲所示．框架上装有可上下移动位置的光电门1和固定不动的光电门2；框架竖直部分紧贴一刻度尺，零刻度线在上端，可以测量出两个光电门到零刻度线的距离x1和x2；框架水平部分用电磁铁吸住一个质量为m的小铁块，小铁块的重心所在高度恰好与刻度尺零刻度线对齐．切断电磁铁线圈中的电流时，小铁块由静止释放，当小铁块先后经过两个光电门时，与光电门连接的传感器即可测算出其速度大小v1和v2．小组成员多次改变光电门1的位置，得到多组x1和v1的数据，建立如图乙所示的坐标系并描点连线，得出图线的斜率为k．（1）当地的重力加速度为$\frac{k}{2}$（用k表示）．
（2）若选择光电门2所在高度为零势能面，则小铁块经过光电门1时的机械能表达式为$\frac{1}{2}m{v_1}^2+mg（{x_2}-{x_1}）$ （用题中物理量的字母表示）．
（3）关于光电门1的位置，下面哪个做法可以减小重力加速度的测量误差C
A．尽量靠近刻度尺零刻度线
B．尽量靠近光电门2
C．既不能太靠近刻度尺零刻度线，也不能太靠近光电门2．
分析 （1）小铁块从光电门1运动到光电门2的过程中机械能守恒，根据机械能守恒定律列式，结合图象即可求解重力加速度；
（2）小铁块经过光电门1时的机械能等于小铁块经过光电门1时的动能加上势能；
（3）靠近刻度尺零刻度会影响经过光电门1的时间，靠近光电门2会影响高度差的测量．
解答 解：（1）以0刻度线为零势能面，小铁块从光电门1运动到光电门2的过程中机械能守恒，根据机械能守恒定律得：
$\frac{1}{2}$mv12-mgx1=$\frac{1}{2}$mv22-mgx2
整理得：
v22-v12=2g（x2-x1）
所以图象的斜率k=2g，
解得：g=$\frac{k}{2}$；
（2）小铁块经过光电门1时的机械能等于小铁块经过光电门1时的动能加上势能，则有：
E1=$\frac{1}{2}$mv12+mg（x2-x1 ）=$\frac{1}{2}$mv12+$\frac{1}{2}$mk（x2-x1 ）
（3）用电磁铁释放小球的缺点是，当切断电流后，电磁铁的磁性消失需要一时间，铁球与电磁铁铁心可能有一些剩磁，都会使经过光电门1的时间较实际值大，引起误差，并适当增大两光电门A、B间的距离，使位移测量的相对误差减小，所以C正确．
故选：C
故答案为：（1）$\frac{k}{2}$；（2）$\frac{1}{2}m{v_1}^2+mg（{x_2}-{x_1}）$；（3）C．
点评 解答实验题首先要理解实验原理，知道如何减小实验误差，能从图象中得出有效信息，本题的关键是根据机械能守恒定律列出方程，难度适中．
练习册系列答案
阅读快车系列答案
相关题目
20．以下是一些有关高中物理力学实验的描述，其中正确的是（ ）
| A． | 在“研究匀变速直线运动”实验中，应该先释放小车，让其运动稳定后，再接通电源，让打点计时器在纸带上打下一系列的点 | |
| B． | 在“验证力的平行四边形定则”实验中拉橡皮筋的细绳要稍长，并且实验时要使弹簧与木板平面平行 | |
| C． | 在“用单摆测定重力加速度”实验中，如果摆长测量无误，但测得的g 值偏小，其原因可能是将全振动的次数n误计为n-1 | |
| D． | 在“验证机械守恒定律”的实验中，需要用天平测物体（重锤）的质量 | |
| E． | 在“验证动量守恒定律”的实验中，入射小球的质量应该大于被碰小球的质量 | |
| F． | 在“研究平抛物体的运动”的实验中，每次应使小球从斜槽的不同位置自由滚下 |
8．
如图所示，在光滑绝缘水平面上固定一正点电荷Q，一带负电的试探电荷在水平面上沿椭圆轨道绕它运动．正点电荷位于椭圆的一个焦点上，A、B、C是椭圆上的三点，且A、B分别位于椭圆半长轴的两端，则（ ）
如图所示，在光滑绝缘水平面上固定一正点电荷Q，一带负电的试探电荷在水平面上沿椭圆轨道绕它运动．正点电荷位于椭圆的一个焦点上，A、B、C是椭圆上的三点，且A、B分别位于椭圆半长轴的两端，则（ ）| A． | B点的电势大于A点的电势 | |
| B． | 试探电荷在A点的速度大于B点的速度 | |
| C． | 试探电荷在A点的电势能小于在C点的电势能 | |
| D． | 负点电荷在运动过程中，机械能守恒 |
5．线圈在匀强磁场中匀速转动产生的交流电电动势为e=10$\sqrt{2}$sin20πtV，则下列说法中正确的是（ ）
| A． | t=0穿过线圈的磁通量为零 | |
| B． | t=0时，线圈位于中性面 | |
| C． | t=0.025s时，电动势才有最大值10$\sqrt{2}$V | |
| D． | t=0.025s时，e为峰值10$\sqrt{2}$V |
12．关于万有引力定律和库仑定律，下列说法中正确的是（ ）
| A． | 万有引力定律只能计算质点间的相互作用力 | |
| B． | 库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律-库仑定律 | |
| C． | 万有引力常量G的大小是牛顿根据大量数据得出的 | |
| D． | 引力常量G和静电力常量k的数值和单位均相同 |
2．以下说法正确的是（ ）
| A． | 宏观与热有关的自发的物理过程都是不可逆的 | |
| B． | 单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点 | |
| C． | 在温度不变的情况下，减小液面上方饱和汽的体积时，饱和汽的压强增大 | |
| D． | 教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动是布朗运动 |
两个质量都为$\sqrt{3}$×10-4 kg的导体球，分别被两根长0.04m的丝线吊在同一点上．让它们带上等量同种电荷后，两球互相排斥，至图所示位置平衡．
“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，让轻杆连接摆锤由A点释放，用光电门测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位罝的动能，同时输入摆锤的高度（实验中A，B，C，D）四点高度为0.150m、0.100m、0.050m，0.000m，己由计算机默认），求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究势能与动能转化时的规律．
7．关于密闭容器中气体的压强，下列说法正确的是（ ）
| A． | 是由气体受到的重力而产生的 | |
| B． | 是由大量气体分子频繁的撞击器壁产生的 | |
| C． | 压强的大小只取决于气体分子数量的多少 | |
| D． | 容器运动的速度越大，气体的压强也越大 |