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题目
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如图所示,是用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验.图(甲)中a、b分别是光电门的激光发射和接收装置.图(乙)中在滑块上安装一遮光板,把滑块放在水平气垫导轨上,并通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连.测得滑块(含遮光板)质量为M、钩码质量为m、遮光板宽度为d、当地的重力加速度为g.将滑块在图示位置释放后,光电计时器记录下遮光板先后通过两个光电门的时间分别为△t1、△t2
(1)实验中还需要测量的物理量是______(在以后的表达中统一用字母A表示该量).
(2)本实验中验证机械能守恒的表达式为:
1
2
(m+M)(
d
t2
)2
=______(用题目中给定的字母表示).
(3)若气垫导轨的左侧高,测得系统的动能增加量______钩码的重力势能减少量.(填“>”、“=”或“<”)

魔方格
答案
(1)实验原理是:求出通过光电门1时的速度v1,通过光电门1时的速度v2,测出两光电门间的距离A,在这个过程中,减少的重力势能能:△Ep=mgA,增加的动能为:
1
2
(M+m)
v22
-
1
2
(M+m)
v21
再比较减少的重力势能与增加的动能之间的关系,所以需要测出光电门间的距离A.
(2)我们验证的是:△Ep与△Ek的关系,即验证:△Ep=△Ek代入得:
mgA=
1
2
(M+m)
v22
-
1
2
(M+m)
v21

又:v1=
d
t1
;v2=
d
t2
代入得:
mgA=
1
2
(M+m)(
d
t2
2-
1
2
(M+m)(
d
t1
2
即:
1
2
(m+M)(
d
t2
2=mgA+
1
2
(M+m)(
d
t1
2
(3)将气垫导轨倾斜后,由于滑块的重力势能的增加或减少没有记入,故增加的动能和减少的重力势能不相等:若左侧高,系统动能增加量大于重力势能减少量;若右侧高,系统动能增加量小于重力势能减少量.
故答案为:(1)两光电门中心之间的距离A;(2)mgA+
1
2
(m+M)(
d
t1
)
2
;(3)>.
核心考点
试题【如图所示,是用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验.图(甲)中a、b分别是光电门的激光发射和接收装置.图(乙)中在滑块上安装一遮光板,把滑块放在水平气】;主要考察你对机械能守恒定律等知识点的理解。[详细]
举一反三
某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.弧形轨道末端水平,离地面的高度为H.将钢球从轨道的不同高度h处静止释放,钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.

魔方格

(1)若轨道完全光滑,s2与h的理论关系应满足s2=______(用H、h表示).
(2)该同学经实验测量得到一组数据,如下表所示:
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h(10-1m)2.003.004.005.006.00
s2 (10-1m22.623.895.206.537.78
“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的(甲)或(乙)方案来进行.
(1)比较这两种方案,______(填“甲”或“乙”)方案好些.
魔方格

(2)如图是该实验中得到的一条纸带,测得每两个计数点间的距离如图中所示,已知相邻两个计数点之间的时间间隔T=0.1s.物体运动的加速度a=______;该纸带是采用______(填“甲”或“乙”)实验方案得到的.
用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,能输出电压为6V的交流电和直流电.重锤从高处由静止开始下落,打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点,对纸带上某些点的点间距离进行测量,即可验证机械能守恒定律.
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上;
C.用天平测出重锤的质量;
D.先释放悬挂纸带的夹子,后接通电源开关,打出一条纸带;
E.测量纸带上某些点的点间距离;
F.根据测量的结果,计算重锤下落过程中重力势能的减少量是否等于动能的增加量.
没有必要或者操作不当的步骤是______.(填选项对应的字母)
(2)在上述验证机械能守恒定律的实验中发现:
重锤重力势能的减小量总是______ (填“大于”、“小于”、或“等于”)重锤动能的增加量,其原因主要是______.魔方格
与打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.
现利用图所示装置验证机械能守恒定律.图中AB是固定的光滑斜面,斜面的倾角为300,1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门,与它们连接的光电计时器都没有画出.让滑块从斜面的顶端滑下,光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10-2s、2.00×10-2s.已知滑块质量为2.00kg,滑块沿斜面方向的宽度为5.00cm,光电门1和2之间的距离为0.540m,g=9.80m/s2,取滑块经过光电门时的速度为其平均速度.
①.滑块通过光电门1时的速度v1=______m/s,通过光电门2时的速度
v2=______m/s:(取三位有效数字)
②.滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为______J,重力势能的减少量为______J.(取三位有效数字)魔方格
如图甲是使用电磁打点计时器测量重力加速度g的装置示意图,已知该打点计时器的打点频率为50Hz.
(1)实验时,甲同学是先接通电源再放松夹子;乙同学是先放手后再接通电源,其中操作正确的是图______.
(2)图中的乙图是按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带,经测量,第15点至第17点间的距离为11.33cm,第17点至第19点间的距离为12.85cm,则打下第16个点时,重物下落的速度大小为______m/s,测出的重力加速度值为g=______m/s2(要求保留三位有效数字).魔方格