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          精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情
          
			
          
				
          (10分)利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置示意圖如圖1所示：
          


                 

          


          （1）實驗步驟：
          


          ①將氣墊導軌放在水平桌面上，桌面高度不低于lm，將導軌調至水平；
          


          ②用游標卡尺測量擋光條的寬度L，結果如圖2所示，由此讀出L=           
mm；
          


          ③由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離S；
          


          ④將滑塊移至光電門1左側某處，待砝碼靜止不動時，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2；
          


          ⑤從數(shù)字計時器（圖1中未畫出）上分別讀出擋光條通過光電門1和光電門2所用的時間△t1和△t2；
          


          ⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質量M，再稱出托盤和砝碼的總質量m．
          


          （2）用表示直接測量量的字母寫出下列所示物理量的表達式：
          


          ①當滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)（包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼）的總動能分別為Ek1=          
和E k2=           
．
          


          ②在滑塊從光電門1運動到光電門2的過程中，系統(tǒng)重力勢能的減少量△EP=       
（重力加速度為g）．
          


          （3）如果在實驗誤差允許的范圍內，△EP=            
，則可認為驗證了機械能守恒定律．
          


           
          			
          


			
          

		
          
		
		
	
          
		
          
			
          
				
          
				【答案】






          （1）  9.30 
          


          （2）Ek1=   
 E k2=    
△EP=mgS
          


          （3）△EP=   

          


          【解析】
          


          試題分析：游標卡尺讀數(shù)：主尺（
9mm）+精確度（）×與主尺對齊刻線（6）＝9.30mm.
          


          由于擋光條通過光電門的時間短，可以粗略處理為勻速，由得，通過光電門1、2的速度分別為： ，根據(jù)得：當滑塊通過光電門1和光電門2時，系統(tǒng)（包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼）的總動能分別為，。根據(jù)重力做功與重力勢能的變化關系：系統(tǒng)重力勢能的減少量為mgs，在誤差允許的范圍內，減少的重力勢能應等于增加的動能即：
          


          考點：本題考查驗證機械能守恒。
          


           
          				
          
							
          
			
          
			
          
			
			
          
		
          
	
          

		
          

		





			
          
		
          
		
				
          
				練習冊系列答案
		
          
		
				
			

					
          
				相關習題
			
          
						
		
          
			
          
				科目：高中物理
				來源：
				題型：
			
          

						
          利用氣墊導軌裝置驗證機械能守恒定律時，如圖所示用墊塊把導軌一端墊高H，將一質量為m的滑塊由軌道上端某一處滑下，滑塊上表面裝有寬度為d=3.00cm的擋光片，它通過光電門G時，光電門記錄擋光片通過的時間，從而可以求得滑塊的速度．重復實驗，讓滑塊總是從同一位置滑下，改變光電門的位置，就可以得到滑塊通過不同位置時的速度．取光電門的任意兩個位置，可以算出滑塊動能的增量△Ek，如再算出重力勢能的減少量△EP，比較△Ek與△EP的大小，便可驗證機械能是否守恒．
          （1）在一次實驗中把光電門放置于x1、x2兩個位置，分別測得滑塊通過光電門時間為△t1、△t2，則滑塊由x1運動到x2，重力勢能減少量△EP=
          mg
          H
          L
          (x2-x1)
          mg
          H
          L
          (x2-x1)
          ，動能的增量△Ek=
          1
          2
          m(
          d
          △t2
          )2-
          1
          2
          m(
          d
          △t1
          )2
          1
          2
          m(
          d
          △t2
          )2-
          1
          2
          m(
          d
          △t1
          )2
          （用題給字母表示）
          （2）若測得圖中L=0.800m，H=16.0cm，m=500g，x1=0.200m，x2=0.700m，△t1=5.00×10-2s、△t2=2.00×10-2s，當?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2，則滑塊由G1到G2這個過程中重力勢能減少量△Ep=
          0.490J
          0.490J
          J，動能增加量△Ek=
          0.473J
          0.473J
          J．（結果保留三位有效數(shù)字）
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：
				題型：
			
          

						
          某研究小組在“探究加速度和力、質量的關系”時，利用氣墊導軌和光電門進行實驗．氣墊導軌可以在滑塊與導軌之間形成很薄的空氣膜，從而極大地減少摩擦力的影響，滑塊的運動可以近似看成無摩擦運動．光電門可以準確地記錄滑塊擋光板通過光電門的時間，從而得到滑塊通過光電門的速度，如圖1所示．
          精英家教網
           （1）實驗時，該小組將托盤和砝碼的重力作為滑塊所受合外力，但實際上二者只是近似相等，請回答，二者近似相等需耍滿足什么條件？
           

          （2）滑塊擋光板寬度為么某次實驗時發(fā)現(xiàn)光電門記錄時間為Ah則滑塊通過光電門時的速度大小的表達式V=
           
          ．
          （3）該小組保持滑塊質量恒定，光電門的位置固定，并且始終從同一位置釋放，不斷改變砝碼的個數(shù)，并通過計算得到多組滑塊通過光電門的數(shù)據(jù)，如下表所示．
          

          


          
托盤砝碼總質量（g）
10
20
30
40
50
60
          

          
V（m/s）
0.50
0.71
0.86
1.01
1.12
1.23
          

          
l/v（s/m）
2.00
1.41
1.16
0.99
0.89
0.81
          

          
v2（m2/s2）
0.25
0.50
0.74
1.02
1.25
1.51
          為了便于研究合外力與加速度的關系，該小組用托盤和砝碼的總質量代表合外力作為橫軸，請你選擇合適的物理量代表加速度作為縱軸，并利用表格中數(shù)據(jù)在坐標紙中選擇標度描點作圖．通過繪出的圖線2可以得到如下結論：在滑塊質量一定時，
           
          ．
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：
				題型：
			
          

						
          某同學利用氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗；氣墊導軌裝置如圖所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架、光電門等組成．
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          （l）下面是實驗的主要步驟：
          ①安裝好氣墊導軌，調節(jié)氣墊導軌的調節(jié)旋鈕，使導軌水平；
          ②向氣墊導軌通入壓縮空氣；
          ③接通光電計時器；
          ④把滑塊2靜止放在氣墊導軌的中間；
          ⑤滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩；
          ⑥釋放滑塊1，滑塊1通過光電門1后與左側固定彈簧的滑塊2碰撞，碰后滑塊1和滑塊2依次通過光電門2，兩滑塊通過光電門后依次被制動；
          ⑦讀出滑塊通過兩個光電門的擋光時間分別為滑塊1通過光電門1的擋光時間△t1=10.01ms，通過光電門2的擋光時間△t2=49.99ms，滑塊2通過光電門2的擋光時間△t3=8.35ms；
          ⑧測出擋光片的寬度d=5mm，測得滑塊1（包括撞針）的質量為ml=300g，滑塊2（包括彈簧）質量為m2=200g；
          （2）數(shù)據(jù)處理與實驗結論：
          ①實驗中氣墊導軌的作用是
           

          ②碰撞前滑塊l的速度vl為
           
          m/s；碰撞后滑塊1的速度v2為
           
          m/s；滑塊2的速度v3為
           
           m/s；（結果保留兩位有效數(shù)字）
          ③在誤差允許的范圍內，通過本實驗，同學們可以探究出哪些物理量是不變的？通過對實驗數(shù)據(jù)的分析說明理由．（至少回答2個不變量）．
          a．
           
          b．
           
          ．
          

			
          

			
          
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				科目：高中物理
				來源：
				題型：
			
          

						
          (8分)利用氣墊導軌探究彈簧的彈性勢能與形變量的關系，在氣墊導軌上放置一帶有遮光片的滑塊，滑塊的一端與輕彈簧貼近，彈簧另一端固定在氣墊導軌的一端，將一光電門P固定在氣墊導軌底座上適當位置(如圖甲)，使彈簧處于自然狀態(tài)時，滑塊向左壓縮彈簧一段距離，然后靜止釋放，與光電門相連的光電計時器可記錄遮光片通過光電門時的擋光時間，可計算出滑塊離開彈簧后的速度大�。畬嶒灢襟E如下：
            
            
          ① 用游標卡尺測量遮光片的寬度d；
            
          ② 在氣墊導軌上通過滑塊將彈簧壓縮x1，滑塊靜止釋放．由光電計時器讀出滑塊第一次通過光電門時遮光片的擋光時間t1；
            
          ③ 利用所測數(shù)據(jù)求出滑塊第一次通過光電門時的速度v和動能mv2；
            
          ④ 增大彈簧壓縮量為x2、x3、…重復實驗步驟②③，記錄并計算相應的滑塊動能mv2，如下表所示：
              
            
                
          彈簧壓縮量x(cm)
                       		      
          0.5
                       		      
          1.0
                       		      
          1.5
                       		      
          2.0
                       		      
          2.5
                       		      
          3.0
                       		  
            
                
          x2
                       		      
          0.25
                       		      
          1.00
                       		      
          2.25
                       		      
          4.00
                       		      
          6.25
                       		      
          9.00
                       		  
            
                
          動能mv2
                       		      
          0.49m
                       		      
          1.95m
                       		      
          4.40m[來源:Zxxk.Com]
                       		      
          7.82m
                       		      
          12.22m
                       		      
          17.60m
                       		  
           
              
          (1) 測量遮光片的寬度時游標卡尺讀數(shù)如圖乙所示，讀得d＝________cm；
            
          (2) 在下面兩坐標系中分別作出mv2x和mv2x2圖象；
            
          (3) 由機械能守恒定律，Ep＝mv2，根據(jù)圖象得出結論是________________________________________________________________________．
            
            
          

			
          

			
          
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