第六章实验七验证机械能守恒定律

1．(2023·江苏苏州市模拟)某同学想利用做竖直上抛运动的小球的频闪照片验证机械能守恒定律．在某次实验中，他竖直上抛一个小球，得到如图数据(图中数据为频闪周期内小球上升的实际距离)．已知数据频闪仪每隔0.05s闪光一次，小球质量m＝0.2kg，当地重力加速度g取9.8m/s2.(计算结果保留三位有效数字)(1)从t2到t5过程中，重力势能增加量ΔEp＝________J，动能减少量ΔEk＝________J.(2)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，即可验证机械能守恒定律．造成ΔEp与ΔEk误差的主要原因是：____________________________________________________.2．(2023·江苏南通市通州区联考)图甲是验证机械能守恒定律的装置，气垫导轨上A处安装有一光电门，B处放置一滑块，滑块中央位置上固定一遮光条，气垫导轨的右端用若干块厚度相同的小木板垫起，重力加速度为g.(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙，则遮光条的宽度d为________mm；(2)某次实验，滑块由静止释放，下落高度为h时遮光条经过光电门，光电门测得遮光时间为t，若要验证滑块在下滑过程中机械能守恒，即需要验证等式__________成立(用题中所给物理量的符号表示)；(3)实验中，控制滑块由静止释放且运动到光电门的距离L1不变，测量气垫导轨的总长度L0、每块小木板的厚度D和距离L1，记录所垫小木板的个数n及光电门对应测量的时间t，并计算出eq\f(1,t2)，数据如表所示．请根据数据在图丙中描点作图；实验次数12345小木板块数n12345eq\f(1,t2)(s－2)2.02×1044.03×1046.04×1048.04×10410.06×104(4)根据实验中得到的eq\f(1,t2)－n图像，判断滑块下滑过程中机械能守恒的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(5)某小组在实验中，控制所垫小木板的个数n不变，改变滑块到光电门的距离L，测量滑块左端到光电门中心的距离L及遮光条经过光电门的时间t，经过计算发现滑块每次减小的势能均总比增加的动能略小点，该小组认为是气垫导轨倾斜的角度偏大造成滑块下滑过程中机械能不守恒的．你认为他们的分析是否正确？______，理由是________________________________________________________________________________________________________.3．(2023·江苏省扬州中学高三检测)某同学设计出如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律．让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光电门2，光电计时器记录下小球通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2，已知当地的重力加速度为g.(1)该同学先用螺旋测微器测出小球的直径如图乙所示，则其直径d＝________mm.(2)为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量________(填选项序号)．A．小球的质量mB．光电门1和光电门2之间的距离hC．小球从光电门1到光电门2下落的时间t(3)小球通过光电门1时的瞬时速度v1＝______(用题中所给的物理量符号表示)．(4)保持光电门1位置不变，上下调节光电门2，多次实验记录多组数据，作出eq\f(1,Δt22)随h变化的图像如图丙所示，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率k1＝________，就可以验证小球下落过程中机械能守恒．(5)考虑到实际存在空气阻力，设小球在下落过程中平均阻力大小为f，根据实际数据绘出的eq\f(1,Δt22)随h变化的图像的斜率为k(k<k1)，则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力mg的比值eq\f(f,mg)＝________(用k、k1表示)．4．(2022·广东卷·11)某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图(a)所示的装置，实验过程如下：(1)让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹．调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门．(2)用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图(b)所示，小球直径d＝______________mm.(3)测量时，应__________(选填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”)．记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1和t2.(4)计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE＝____________________(用字母m、d、t1和t2表示)．(5)若适当调高光电门的高度，将会______(选填“增大”或“减小”)因空气阻力引起的测量误差．5．(2023·江苏省如皋中学高三开学考试)小华用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”．已知重物A(含挡光片)、B的质量分别为mA和mB(mB>mA)，挡光片的宽度为d，重力加速度为g.(1)下列实验操作步骤，正确顺序是________．①测量挡光片中心到光电门中心的竖直距离h②记录挡光片经过光电门的时间Δt③先接通光电门的电源，后释放B④按图甲装配好定滑轮和光电门⑤A、B用绳连接后跨放在定滑轮上，用手托住B(2)挡光片通过光电门时的速度为________(用题中的物理量表示)．(3)如果系统的机械能守恒，应满足的关系式为____________________(用题中的物理量表示)．(4)小华反复改变挡光片中心到光电门中心的竖直距离h，记录挡光片通过光电门时间Δt，作出图像如图乙所示，测得图线的斜率为k，则eq\f(mA,mB)＝________.(5)本实验中的挡光片宽度适合．小华想：如果实验中的挡光片宽度较大，计算得到的挡光片通过光电门时的速度将偏大．你是否同意他的观点？请简要说明理由．___________________________________________________________________________________6.某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m.已知弹簧的弹性势能表达式为E＝eq\f(1,2)kx2，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g.(1)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L.接通打点计时器电源．从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带．钩码加速上升阶段的部分纸带如图乙所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点)．从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为____________，钩码的动能增加量为______，钩码的重力势能增加量为_________________