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利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图所示,水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨,导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连;遮光片两条长边与导轨垂直,导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到光电门B处的距离,b表示遮光片的宽度,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度v,实验时滑块在A处由静止开始运动。

(1)某次实验测得倾角θ=30°,重力加速度用g表示,滑块从A处到达B处时mM组成的系统动能增加量可表示为ΔEk=________,系统的重力势能减少量可表示为ΔEP=__________,在误差允许的范围内,若ΔEkEP则可认为系统的机械能守恒;(用题中所给字母表示)

(2)按上述实验方法,某同学改变AB间的距离,得到滑块到B点时对应的速度,作出v2d图象如图所示,并测得M=m,则重力加速度g____________m/s2

 

9.6 【解析】 试题(1)滑块从A处到达B处的速度,则系统动能的增加量. 系统重力势能的减小量△Ep=mgd-Mgdsin30°=(m−)gd. (2)根据系统机械能守恒的,(M+m)v2=(m−)gd, 则,图线的斜率,解得g=9.6m/s2.
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考点分析:
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在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,质量为m=1.00kg的重物拖着纸带竖直下落,打点计时器在纸带上打下一系列点,如图所示,相邻计数点间的时间间隔为0.04s,P为纸带运动的起点,从P点到打下B点的过程中重力势能的减少量_____________J,在此过程中物体的动能增量_____________J,(g=9.8m/s2,答案表刘三位有效数字)。用v表示各计数点的速度,h表示各计数点到P点的距离,以为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出的图线,该图线的斜率表示某个物理量的数值时,说明重物下落过程中的机械能守恒,该物理量是___________

 

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在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m1.00kg的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图所示.O为第一个点,ABC为从合适位置开始选取连续点中的三个点.已知打点计时器每隔0.02s打一个点,当地的重力加速度为g9.80m/s2,那么:

(1)根据图上所得的数据,应取图中O点到________点来验证机械能守恒定律;

(2)O点到(1)问中所取的点,重物重力势能的减少量ΔEp________ J,动能增加量ΔEk________ J(结果取三位有效数字)

(3)若测出纸带上所有各点到O点之间的距离,根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h,则以为纵轴,以h为横轴画出的图象是下图中的 _______

 

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某实验小组用图甲所示装置研究系统在金属轨道上运动过程中机械能是否守恒:将一端带有滑轮的长金属轨道水平放置,重物通过细绳水平牵引小车沿轨道运动,利用打点计时器和纸带记录小车的运动.

(1)本实验中小车质量 ____(填需要”、“不需要”)远大于重物质量;

(2)将小车靠近打点计时器,将穿好的纸带拉直,接通电源,释放小车. 图乙是打出的一条清晰纸带, O点是打下的第一个点,1、2、3、4、5是连续的计数点,O点和计数点1之间还有多个点(图中未画出),相邻计数点间的时间间隔为0.02s.在打计数点4时小车的速度v=____m/s(保留三位有效数字).若已知重物的质量为m,小车的质量为M,则从点O到点4的过程中,系统减少的重力势能为___,增加的动能为________g9.8m/s2,数字保留两位小数).

 

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某同学利用验证机械能守恒定律的实验装置测定当地重力加速度。

1)接通电源释放重物时,装置如图甲所示,该同学操作中存在明显不当的一处是    

2)该同学经正确操作后得到如图乙所示的纸带,取连续的六个点ABCDEF为计数点,测得点ABCDEF的距离分别为:h1h2h3h4h5。若电源的频率为f,则打E点时重物速度的表达式vE=      

3)分析计算出各计数点对应的速度值,并画出速度的二次方(v2)与距离(h)的关系图线,如图丙所示,则测得的重力加速度大小为      m/s2。(保留3位有效数字)

 

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如图,气垫导轨上滑块的质量为M,钩码的质量为m,遮光条宽度为d,两光电门间的距离为L,气源开通后滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门的时间为△t1△t2。当地的重力加速度为g

1)用上述装置测量滑块加速度的表达式为      (用已知量表示);

2)用上述装置探究滑块加速度a与质量M及拉力F的关系,要使绳中拉力近似等于钩码的重力,则mM之间的关系应满足        

3)用上述装置探究系统在运动中的机械能关系,滑块从光电门1运动到光电门2的过程中满足关系式         时(用已知量表示),系统机械能守恒。若测量过程中发现系统动能增量总是大于钩码重力势能的减少量,可能的原因是        

 

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