光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置(发射激光的装置是激光二极管，发出的光束很细)，如图中的A和A′，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如图实－4－12中的B和B′，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡住，接收装置不能接
收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束光电计时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间．现有一小球从两光电门的正上方开始自由下落，如图所示．
(1)若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有________________________(每个物理量均用文字和字母表示，如高度H)．
(2)验证机械能守恒定律的关系式为________．
【解析】：本实验是围绕机械能守恒定律的验证设计的，关键是速度的测定，本题改打点计时器测量速度为光电门测量．由于本装置可记录小球通过光电门的时间Δt，则将小球的直径D除以Δt，即可求出小球经过光电门的速度，若再测出两光电门间相距的高度H，即可验证机械能守恒定律．
(1)需要测量的物理量有：小球直径D，两光电门间的竖直高度H，小球通过上、下两光电门的时间Δt1、Δt2.则小球通过上、下两光电门处的速度分别为、.
(2)验证守恒关系式为：
m()2－m()2＝mgH，
化简得：－＝2gH.
用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中：(g取9.8 m/s2)
(1)运用公式mv2＝mgh时对实验条件的要求是________________．为此目的，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近__________．
(2)若实验中所用重物质量m＝1 kg，打点纸带如图所示，打点时间间隔为0.02 s，则记录B点时，重物速度vB＝________，重物动能Ek＝________；从开始下落起至B点，重物的重力势能减小量是__________，由此可得出的结论是____________________________________．
(3)根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图象应是图中的 ( )
【解析】：(1)自由下落的物体在第一个0.02 s内，下落距离
h＝gt2＝2 mm
(2)vB＝＝ m/s＝0.59 m/s
Ek＝mvB2＝×1×0.592 J≈0.174 J
ΔEp＝mgh＝1×9.8×17.9×10－3 J≈0.175 J.
关于验证机械能守恒定律实验，下面列出一些实验步骤：
A．用天平称出重物和夹子质量
B．将重物系在夹子上
C．将纸带穿过打点计时器的限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器，处于静止状态
D．把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调到6 V(电源不接通)
E．把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直面内
F．在纸带上选取两个点，进行测量并记录数据
G．用秒表测出重物下落的时间
H．接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带
I．切断电源
J．更换纸带，重新进行两次实验
K．在三条纸带中选出较好的一条
L．进行计算，得出结论，完成实验报告
M．拆下导线，整理器材
对于本实验以上步骤中，不必要的有__________________；正确步骤的合理顺序是______________________(填写代表字母)．
【解析】：根据实验原理和操作步骤可知不必要的有A、G；正确步骤的合理顺序是E、D、B、C、H、I、J、K、F、L、M.
．在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地重力加速度g＝9.80 m/s2，测得所用的重物的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图实－4－9所示)，把第一个点记作O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点．经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于________ J，动能的增加量等于________J(取三位有效数字)．
【解析】：根据测量数据，重物从O点运动到C点下落的高度h＝0.7776 m，故重力势能减
少量
ΔEp＝mgh＝1.00×9.80×0.7776 J＝7.62 J
重物动能的增加量ΔEk＝mvC2－mv02
根据实验情况，重物在O点的速度v0＝0，C点的速度vC等于重物从B点到D点这一
段时间Δt＝2× s内的平均速度．由实验数据可得
vC＝＝ m/s＝3.8875 m/s
重物的动能增加量
ΔEk＝mvC2＝×1.00×3.88752 J＝7.56 J.
下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是 ( )
A．重物质量的称量不准会造成较大误差
B．重物质量选用得大些，有利于减小误差
C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差
D．纸带下落和打点不同步会造成较大误差
【解析】：从需要验证的关系式ghn＝看，与质量无关，A错误．当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，B正确，C错误．纸带先下落而后打点，此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D正确．
(15分)如图15所示，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与
水平面成45°角的绝缘直杆AC，其下端(C端)距地面高度h＝0.8
m．有一质量为500 g的带电小环套在直杆上，正以某一速度沿杆
匀速下滑，小环离开杆后正好通过C端的正下方P点．(g取10
m/s2)求： 图15
(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向；
(2)小环在直杆上匀速运动时速度的大小；
(3)小环运动到P点的动能．
