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如圖所示，是用光電計時器等器材做“驗證機械能守恒定律”的實驗．圖（甲）中a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置．圖（乙）中在滑塊上安裝一遮光板，把滑塊放在水平氣墊導軌上，并通過跨過定滑輪的細繩與鉤碼相連．測得滑塊（含遮光板）質量為M、鉤碼質量為m、遮光板寬度為d、當地的重力加速度為g．將滑塊在圖示位置釋放后，光電計時器記錄下遮光板先后通過兩個光電門的時間分別為△t1、△t2．
（1）實驗中還需要測量的物理量是
兩光電門間的距離A
兩光電門間的距離A
（在以后的表達中統(tǒng)一用字母A表示該量）．
（2）本實驗中驗證機械能守恒的表達式為：
1
2
(m+M)(
d
△t2
)2=
mgA+
1
2
（M+m）（
d
△t1
）2
mgA+
1
2
（M+m）（
d
△t1
）2
（用題目中給定的字母表示）．
（3）若氣墊導軌的左側高，測得系統(tǒng)的動能增加量
＞
＞
鉤碼的重力勢能減少量．（填“＞”、“=”或“＜”）
分析：（1）（2）實驗原理是：求出通過光電門1時的速度v1，通過光電門1時的速度v2，測出兩光電門間的距離A，在這個過程中，減少的重力勢能能：△Ep=mgA，增加的動能為：△Ek=
1
2
（M+m）
v
2
2
-
1
2
（M+m）
v
2
1
再比較減少的重力勢能與增加的動能之間的關系，所以需要測出光電門間的距離A．
（3）將氣墊導軌傾斜后，由于滑塊的重力勢能的增加或減少沒有記入，故增加的動能和減少的重力勢能不相等，兩種情況分別討論．
解答：解：（1）實驗原理是：求出通過光電門1時的速度v1，通過光電門1時的速度v2，測出兩光電門間的距離A，在這個過程中，減少的重力勢能能：△Ep=mgA，增加的動能為：
1
2
（M+m）
v
2
2
-
1
2
（M+m）
v
2
1
再比較減少的重力勢能與增加的動能之間的關系，所以需要測出光電門間的距離A．
（2）我們驗證的是：△Ep與△Ek的關系，即驗證：△Ep=△Ek代入得：
mgA=
1
2
（M+m）
v
2
2
-
1
2
（M+m）
v
2
1

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）將氣墊導軌傾斜后，由于滑塊的重力勢能的增加或減少沒有記入，故增加的動能和減少的重力勢能不相等：若左側高，系統(tǒng)動能增加量大于重力勢能減少量；若右側高，系統(tǒng)動能增加量小于重力勢能減少量．
故答案為：（1）兩光電門中心之間的距離A；（2）mgA+
1
2
（m+M）(
d
△t1
)2；（3）＞．
點評：正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數據等，會起到事半功倍的效果．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

實驗題
Ⅰ．有一個小燈泡上標有“4.8V  2W”的字樣，現在測定小燈泡在不同電壓下的電功率，并作出小燈泡的電功率P與它兩端電壓的平方U2的關系曲線．有下列器材可供選用：
A 電壓表V1（0～3V，內阻3kΩ）　　 
B 電壓表V2（0～15V，內阻15kΩ）
C 電流表A（0～0.6A，內阻約1Ω）
D 定值電阻R1=2kΩ
E 定值電阻R2=10kΩ
F 滑動變阻器R（10Ω，2A）
G 學生電源（直流5V，內阻不計）
H 開關、導線若干
（1）為了使測量結果盡可能準確，實驗中所用電壓表應選用
A
A
，定值電阻應選用
D
D
．（均用序號字母填寫）；
（2）為盡量減小實驗誤差，并要求從零開始多取幾組數據，請在方框內畫出滿足實驗要求的電路圖；
（3）根據實驗做出P-U2圖象，下面的四個圖象中可能正確的是
C
C
．

Ⅱ．研究小組通過分析、研究發(fā)現彈簧系統(tǒng)的彈性勢能EP與彈簧形變量x的關系為EP=Cxn（C為與彈簧本身性質有關的已知常量），為了進一步探究n的數值，通常采用取對數作函數圖象的方法來確定．為此設計了如圖所示的實驗裝置．L型長直平板一端放在水平桌面上，另一端放置在木塊P上，實驗開始時，移動木塊P到某一位置，使小車可以在斜面上做勻速直線運動，彈簧一端固定在平板上端，在平板上標出彈簧未形變時另一端位置O和另一位置A，A點處放置一光電門，用光電計時器記錄小車通過光電門時擋光的時間．

（1）研究小組某同學建議按以下步驟采集實驗數據，以便作出lgv與lgx的函數圖象關系：
A．用游標卡尺測出小車的擋光長度d
B．用天平稱出小車質量m
C．用刻度尺分別測出OA距離L，O到桌面高度h1，A到桌面的高度h2
D．將小車壓縮彈簧一段距離，用刻度尺量出彈簧壓縮量x，讓小車由靜止釋放，光電計時器讀出小車通過光電門的擋光時間t
E．改變小車壓縮彈簧的距離，重復D
根據實驗目的，你認為以上實驗步驟必須的是
ABDE
ABDE
．
（2）若小車擋光長度為d，通過光電門的擋光時間為t，則小車過A點的速度v=
d
t
d
t
．
（3）取lgv為縱坐標，lgx為橫坐標，根據實驗數據描點畫出圖線如圖所示，已知該直線與縱軸交點的坐標為（0，a），與橫軸的交點的坐標為（-b，0），由圖可知，n=
2a
b
2a
b
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，示數如圖所示，此示數
6.124
6.124
mm；

（2）現要測定一個額定電壓4V、額定功率1.6W的小燈泡的伏安特性曲線．要求所測電壓范圍為0.1V～4V．
現有器材：直流電源E（電動勢4.5V，內阻不計），電壓表V（量程4.5V，內阻約為4×104Ω），電流表A1（量程250mA，內阻約為2Ω），電流表A2（量程500mA，內阻約為1Ω），滑動變阻器R（最大阻值約為30Ω），電鍵S，導線若干．
如果既要滿足測量要求，又要測量誤差較小，應該選用的電流表是
A
 
2
A
 
2
，上面兩個電路應該選用的是
甲
甲
．
（3）在“驗證機械能守恒實驗”中，有如下步驟：在豎直放置的鐵架臺上端固定一個電磁鐵（如圖甲），通電時，小球被吸在電磁鐵上，斷電時，小球自由下落．鐵架臺上有可以移動的光電門．當小球經過光電門時，光電計時裝置能測出小球通過光電門所用時間△t．
①如圖乙所示，用游標卡尺可測得小鋼球的直徑：d=
0.52
0.52
cm；實驗時將小鋼球從圖示位置由靜止釋放，由數字計時器讀出小球通過光電門的時間△t=1.2×10-2s，則小球經過光電門時的瞬時速度為
0.43
0.43
m/s（所有結果均保留2位有效數字）．
②在本次實驗中還必須測量的物理量是
小球出發(fā)點到光電門的距離L
小球出發(fā)點到光電門的距離L
（請用文字說明并用相應的字母表示）．
③本實驗通過比較
gL
gL
和
d
2
 
2
△t
2
 
d
2
 
2
△t
2
 
（用以上所測量的物理量符號表示），在實驗誤差允許的范圍內相等，就可以驗證小球機械能守恒．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

I、在“用單擺測重力加速度”的實驗中，下列說法中正確的是
 

A．在組裝單擺時，讓細線的一端穿過擺球的小孔，然后，打一個比小孔大的線結，線的另 一端用鐵夾固定在鐵架臺上，這樣做是為了保證擺球在同一豎直平面內擺動，不形成圓錐擺
B．在組裝好單擺后，讓擺球自由下垂，如果用米尺量出懸點到擺球的最低端的長度為l，用螺旋測微器測出擺球的直徑為d，那么，單擺的擺長為l+
d
2
．
C．在記錄單擺的擺動次數時，是從擺球通過平衡位置開始計_，記下擺球每次沿同一方向通過平衡位置的次數n，同時用停表測出所用的時間t，那么，單擺的周期為
t
n

D．在記錄單擺的擺動次數時，是從擺球通過平衡位置開始計時，同時將此次通過最低點 記為第一次，記下擺球每次沿同一方向通過平衡位置的次數n，用停表測出所用的時間t，那么，單擺的周期為
2t
n-1

II、如圖1所示，是某實驗小組用光電計時器（圖中未畫出），來“探究加速度與力、質量的關 系”和“研究合外力做功和動能變化的關系”的實驗 裝置圖．
（1）在這兩個實驗中，關于“平衡摩擦力”的說 法中正確的是
 
．
A．平衡摩擦力后，如果改變小車或砝碼盤中砝碼的質量，需要重新平衡摩擦力
B．平衡摩擦力的實質是小車的重力沿木板方向的分力與小車和紙帶所受的摩擦力平衡
C．平衡摩擦力要達到的標準是：在砝碼盤和砝碼的牽引下，小車帶動紙帶從長木板的一 端向有定滑輪的另一端勻速滑下
D．撤掉砝碼盤和細繩，若小車拖著紙帶沿長木板滑下時，打點計時器在紙帶上打出點的 間距是均勻的，就箅完成了“平衡摩擦力”
（2）如圖2所示，是用來“探究加速度與力、質量的關系”的 實驗裝置簡易放大示意圖圖中MN是水平桌面，PQ為長木 板，“1”和“2”是固定在長木板上適當位置的兩個光電門（與之連接的兩個光電計時器沒有畫出），它們之間的距離為 0.50m．在安裝好實驗裝置后，將小車A放在光電門“1”的上 方，使它在繩子牽引力的作用下，從靜止開始沿長木板做勻加速直線運動，測得小車A通過光電門“1”的時間為0.20s，通過光電門“2”的時間為0.1Os．則：
①如圖3所示，是小車上的擋光片的寬度用游標卡尺測得的示意 圖．由圖可知，擋光片的寬度為
 
mm．
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②小車通過光電門“2”的速度大小為
 
m/s（保留二位有效數字）．
③小車的加速度大小為
 
m/s2（保留二位有效數字）．
④在該實驗中，如果小車及車上的砝碼的總質量為M，砝碼盤和砝碼的總質量為m，那 么，下列圖象中不可能出現的是
 
．
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（3）如圖所示，是在“研究合外力做功和動能變化的關系”的實驗中，得到的一條紙帶，其 中，O為起始點，A、B、C、D、E依次為相鄰的計數點，相鄰兩個計數點之間還有n個點未標出．如果打點計時器使用的交流電的頻率為f，小車和 砝碼的總質量為M，砝碼盤和砝碼的總質量為m，那么，在滿足實驗要求的條件情況下，需要探究的表達式是
 
（用題中和圖中的字母表示）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2007?廣東模擬）（1）某同學測定勻變速直線運動的加速度時，得到了在不同拉力下的A、B、C、D、…等幾條較為理想的紙帶，并在紙帶上每5個點取一個計數點，即相鄰兩計數點間的時間間隔為0.1s，將每條紙帶上的計數點都記為0、1、2、3、4、5…，如圖所示甲、乙、丙三段紙帶，分別是從三條不同紙帶上撕下的．
①在甲、乙、丙三段紙帶中，屬于紙帶A的是
乙
乙

②打A紙帶時，物體的加速度大小是
3.1m/s2
3.1m/s2


（2）在豎直放置的立柱上端有一個電磁鐵，通電時，小球被吸在電磁鐵上，斷電時，小球自由下落，計時裝置開始計時．立柱上有可以移動的光電門．當小球經過光電門時，光電計時裝置能測出小球從初始位置到這個光電門所 時間t，再用刻度尺測出電磁鐵到光電門的距離s．為了探究自由落體的位移s與下落時間t的關系．

①設計一個記錄實驗數據的表格
②為了達到實驗目的，你猜想s可能與
t
t
成正比，或可能與
t2
t2
成正比，或可能與
t3
t3
成正比，…根據你能猜想，為了達到實驗目的，應如何處理實驗數據？

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

精英家教網I．一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關系”的實驗中，使用兩條不同的輕質彈簧 a和b，得到彈力與彈簧長度的圖象如圖所示．下列表述正確的是
 
．
A．a的原長比b的短；
B．a的勁度系數比b的大；
C．a的勁度系數比的�。�
D．測得的彈力與彈簧的長度成正比；
II．像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器，每個光電門都是由激光發(fā)射和接收裝置組成．當有物體從光電門通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現利用如圖所示裝置設計一個“探究物體運動的加速度與合外力、質量關系”的實驗，圖中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上間距為L的兩個光電門（與之連接的兩個光電計時器沒有畫出）．可以裝載鉤碼的小車上固定著用于擋光的窄片K，讓小車從木板的頂端滑下，光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2．精英家教網
①在某次測量中，用游標卡尺測量窄片K的寬度，游標卡尺如圖所示，則窄片K的寬度d=
 
m（已知L＞＞d），光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為t1=4.0×10-2s，t2=2.0×10-2s；
②用米尺測量兩光電門的間距為L=0.40m，則小車的加速度大小a=
 
 m/s2；
III．有一個小燈泡上標有“4.8V、2W”的字樣，現在測定小燈泡在不同電壓下的電功率，并作出小燈泡的電功率P與它兩端電壓的平方U2的關系曲線．有下列器材可供選用：
A 電壓表V1（0～3V，內阻3kΩ）　　 
B 電壓表V2（0～15V，內阻15kΩ）
C 電流表A（0～0.6A，內阻約1Ω）
D 定值電阻R1=2kΩ
E 定值電阻R2=10kΩ
F 滑動變阻器R（10Ω，2A）
G 學生電源（直流5V，內阻不計）
H 開關、導線若干
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①為了使測量結果盡可能準確，實驗中所用電壓表應選用
 
；定值電阻應選用
 
．（均用序號字母填寫）；
②為盡量減小實驗誤差，并要求從零開始多取幾組數據，請在方框內畫出滿足實驗要求的電路圖；
③根據實驗做出P-U2圖象，下面的四個圖象中可能正確的是
 
．
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