第五章實驗六1．(2016年四川卷)用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能．將彈簧放置在水平氣墊導軌上，左端固定，右端在O點；在O點右側的B、C位置各安裝一個光電門，計時器(圖中未畫出)與兩個光電門相連．先用米尺測得B、C兩點間距離s，再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A，靜止釋放，計時器顯示遮光片從B到C所用的時間t，用米尺測量A、O之間的距離x.(1)計算滑塊離開彈簧時速度大小的表達式是________________________________．(2)為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量________．A．彈簧原長 B．當地重力加速度 C．滑塊(含遮光片)的質量(3)增大A、O之間的距離x，計時器顯示時間t將____________．A．增大 B．減小 C．不變【答案】(1)eq\f(s,t)(2)C(3)B【解析】(1)滑塊離開彈簧后的運動可視為勻速運動，故可以用BC段的平均速度表示離開時的速度，則有v＝eq\f(s,t).(2)彈簧的彈性勢能等于物體增加的動能，故應求解物體的動能，根據動能表達式可知，應測量滑塊的質量，故選C.(3)增大AO間的距離時，滑塊被彈出后的速度將增大，故通過兩光電門的時間將減小．2．(2017屆南京模擬)如圖甲所示為用電火花打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗裝置．甲乙(1)若已知打點計時器的電源頻率為50Hz，當地的重力加速度g＝9.80m/s2，重物質量為0.2kg.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶如圖乙所示，打P點時，重物的速度為零，A、B、C為另外3個連續點，根據圖中的數據，可知重物由P點運動到B點，重力勢能少量ΔEp＝______J(2)若PB的距離用h表示，打B點時重物的速度為vB，當兩者間的關系式滿足__________時，說明下落過程中重錘的機械能守恒(已知重力加速度為g)．(3)實驗中發現重物增加的動能略小于減小的重力勢能，其主要原因是______．A．重物的質量過大B．重物的體積過小C．電源的電壓偏低D．重物及紙帶在下落時受到阻力【答案】(1)9.82×10－2(2)veq\o\al(2,B)＝2gh(3)D【解析】(1)重力勢能減小量ΔEp＝mgh＝0.2×9.8×0.0501J＝9.82×10－2J.(2)要驗證物體從P到B的過程中機械能是否守恒，則需滿足eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝mgh，即veq\o\al(2,B)＝2gh，說明下落過程中重錘的機械能守恒．(3)重物的質量過大，重物和紙帶受到的阻力相對較小，所以有利于減小誤差，故A錯誤；重物的體積過小，有利于較小阻力，所以有利于減小誤差，故B錯誤；電源的電壓偏低，電磁鐵產生的吸力就會減小，吸力不夠，打出的點也就不清晰了，與誤差的產生沒有關系，故C錯誤；重物及紙帶在下落時受到阻力，從能量轉化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉化給了動能，還有一部分轉化給摩擦產生的內能，所以重物增加的動能略小于減小的重力勢能，故D正確．故選D.3．(2017屆河南二模)在用“落體法”做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，小明選擇一條較為滿意的紙帶，如圖甲所示，他舍棄前面密集的點，以O為起點，從A點開始選取紙帶上連續點A、B、C、…，測出O到A、B、C的距離分別為h1、h2、h3、…，電源的頻率為f.(1)為減少阻力對實驗的影響，下列操作可行的是________．A．選用鐵質重錘B．安裝打點計時器使兩限位孔在同一豎直線上C．釋放紙帶前，手應提紙帶上端并使紙帶豎直D．重錘下落中手始終提住紙帶上端，保持紙帶豎直(2)打B點時，重錘的速度大小vB為________．(3)小明用實驗測得數據畫出v2－h圖像如圖乙所示，圖線不過坐標原點的原因是______________________________________________________．(4)另有四位同學在圖乙的基礎上，畫出沒有阻力時的v2－h圖線，并與其比較，其中正確的是________．ABCD【答案】(1)ABC(2)eq\f(h3－h1f,2)(3)打下O點時重錘速度不為零(4)B【解析】(1)為了減少阻力的影響，重錘選擇質量大一些，體積小一些的鐵質重錘，故A正確；安裝打點計時器使兩限位孔在同一豎直線上，故B正確；釋放紙帶前，手應提紙帶上端并使紙帶豎直，重錘下落時，手不需提著紙帶上端，故C正確，D錯誤．故選ABC.(2)B點的瞬時速度等于AC段的平均速度，則vB＝eq\f(h3－h1,2T)＝eq\f(h3－h1f,2).(3)小明用實驗測得數據畫出v2－h圖像圖線不過坐標原點，即h＝0時，速度不為零，即打下O點時重錘速度不為零．(4)不論有無阻力，釋放點的位置相同，即初速度為零時，兩圖線交于橫軸的同一點，故B正確，A、C、D錯誤．故選B.4．(2017屆南京二模)用如圖甲實驗裝置驗證m1、m2組成的系統機械能守恒．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．如圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩計數點間還有4個打下的點(圖中未標出)，計數點間的距離如圖所示．已知m1＝50g、m2＝150g，甲 乙(1)在紙帶上打下記數點5時的速度v＝______m/s；(2)在記數點0～5過程中系統動能的增量ΔEk＝________J．為了簡化計算，設g＝10m/s2，則系統勢能的減少量ΔEp＝③在本實驗中，若某同學作出了v2－h圖像，如圖丙，h為從起點量起的長度，則據此得到當地的重力加速度g＝________m/s2.丙【答案】(1)2.4(2)0.580.60(3)9.75．(2017屆河南校級二模)某實驗小組用如圖所示的實驗裝置測當地的重力加速度，圖中A、B是兩個光電門，鋼球自由下落過程中，先后通過光電門A、B，鋼球通過光電門A時與光電門相連的光電計時器開始計時，通過光電門B時就停止計時，得到鋼球從A運動到B所用的時間t，用刻度尺測出A、B間的高度h，保持小球下落的位置不變，保持光電門B的位置不變，更改光電門A的位置，重復前面的實驗，測出多組h、t的值．(1)根據測得的多組h、t的值，算出每組的eq\f(h,t)，作出eq\f(h,t)－t圖像，則圖像應是圖中的________．ABCD(2)圖線與縱軸的交點表示________，要求出重力加速度，必須求出圖線的________，若求出的圖線的這個量用k表示，則當地的重力加速度為________．【答案】(1)D(2)小球通過B光電門的速度斜率的絕對值2k【解析】(1)由于球下落的位置不變，光電門B的位置不變，因此小球到達B點的速度不變，設球到B點的速度為vB，則球的運動可以看成是倒過來的勻減速直線運動，則有h＝vBt－eq\f(1,2)gt2，即eq\f(h,t)＝vB－eq\f(1,2)gt，因此D正確，ABC錯誤．(2)由函數表達式可知，圖線與縱軸的交點表示小球通過B光電門的速度，要求出重力加速度，必須求出圖線斜率的絕對值，則由解得g＝2k.6．(2017屆徐匯二模)現準備通過以下實驗驗證動能定理，物體A放在帶滑輪的固定水平粗糙長板上，用跨過滑輪(滑輪的大小可不計)的細線將A與另一個物體B相連．開始時B離地面高度為h，A離長板右端距離也為h，從靜止釋放B后，B會帶動A做加速運動，當B落地時A正好離開長木板，最后A也落地(A在空中運動時細線始終處于松弛狀態，A、B落地后均不會反彈)．A與木板間摩擦因素為μ，重力加速度為g，測量工具僅有刻度尺和天平．(1)欲通過該實驗驗證A、B兩物塊組成系統滿足動能定理．需要測量物體A質量mA，物體B質量mB，還需要測量的物理量為________．(2)該系統動能定理表達式為________．(3)為了實現上述運動過程，應該滿足條件為______．【答案】(1)A、B落地點的距離x、長板離地高度H(2)mBgh－μmAgh＝eq\f(x2gmA＋mB,4H)(3)μ<eq\f(mB,mA)【解析】(1)(2)對系統研究，根據動能定理知mBgh－μmAgh＝eq\f(1,2)(mA＋mB)v2，A離開木板后做平拋運動，根據H＝eq\f(1,2)gt2，x＝vt知，A做平拋運動的初速度v＝xeq\r(\f(g,2H))，則系統動能定理表達式為mBgh－μmAgh＝eq\f(x2gmA＋mB,4H)，所以還需要測量的物理量為：射程x、長板離地高度H.(3)為了滿足上述的運動過程，B的重力應大于A的滑動摩擦力，則mBg＞μmAg，即μ<eq\f(mB,mA).7．(2017屆江蘇模擬)某同學用如圖甲所示的裝置驗證機械能守恒定律．一根細線系住鋼球，懸掛在鐵架臺上，鋼球靜止于A點，光電門固定在A的正下方．在鋼球底部豎直地粘住一片寬帶為d的遮光條．將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經過光電門的擋光時間t時由計時器測出，取v＝eq\f(d,t)作為鋼球經過A點時的速度．記錄鋼球每次下落的高度h和計時器示數t，計算并比較鋼球在釋放點和A點之間的勢能變化大小ΔEp與動能變化大小ΔEk，就能驗證機械能是否守恒．甲乙(1)ΔEp＝mgh計算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度h應測量釋放時的鋼球球心到_____之間的豎直距離．A．鋼球在A點時的頂端B．鋼球在A點時的球心C．鋼球在A點時的底端(2)用ΔEk＝eq\f(1,2)mv2計算鋼球動能變化的大小，用刻度尺測量遮光條寬度，示數如圖所示，其讀數為______cm.某次測量中，計時器的示數為0.01s，則鋼球的速度為v＝________m/s.(3)下表為該同學的實驗結果：ΔEp/(×10－2J)4.8929.78614.6919.5929.38ΔEk/(×10－2J)5.0410.115.120.029.8他發現表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異，認為這是由于空氣阻力造成的．你是否同意他的觀點？請說明理由．(4)請你提出一條減小上述差異的改進建議．【答案】(1)B(2)1.501.50(3)不同意，如果是空氣的阻力造成的，則ΔEk要小于ΔWp，與數據不符，所以誤差不是空氣的阻力造成的(4)分別是小球的球心到懸點的距離和光電門到懸點的距離l和L，在計算小球的動能時，使用的速度為v球＝eq\f(l,L)v.【解析】(1)小球落下的高度h是初末位置球心之間的高度差，所以要選B.(2)刻度尺讀數的方法，需估讀一位，所以讀數為1.50cm；某次測量中，計時器的示數為0.01v＝eq\f(d,t)＝eq\f(1.50×10－2,0.01)m/s＝1.50m/s.(3)不同意．從表中的數據可知，小球動能的增加量大于小球的重力勢能的