(10分)现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1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的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到导轨底端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A、B两点的距离,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。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图;
(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为_____。动能的增加量可表示为_________。若在运动过程中机械能守恒,与s的关系式为= ________。
(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
S(m) |
0.600 |
0.800 |
1.000 |
1.200 |
1.400 |
t(ms) |
8.22 |
7.17 |
6.44 |
5.85 |
5.43 |
1/t2(104s-2) |
1.48 |
1.95 |
2.41 |
2.92 |
3.39 |
以s为横坐标,为纵坐标,请你在图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点;根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k=__________(保留3位有效数字)。
由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出直线的斜率,将k和进行比较,若其差值在实验误差允许的范围内,则可认为此实验验证了机械能守恒定律。
(4分)在用如下图所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时,下列说法正确的是( ).
A.为了平衡摩擦力,实验中可以将长木板的左端适当垫高,使小车拉着穿过打点计时
器的纸带自由下滑时能保持匀速运动
B.可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值
C.实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源
D.通过分析打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度
如图所示,平直木板AB倾斜放置,板上的P点距A端较近,小物块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小.先让物块从A由静止开始滑到B,然后将A着地,抬高B,使木板的倾角与前一过程相同,再让物块从B由静止开始滑到A.上述两过程相比较,下列说法中一定正确的有 ( )
A 物块经过P点的动能,前一过程较小
B 物块从顶端滑到P点的过程中因摩擦产生的热量,前一过程较少
C 物块滑到底端的速度,前一过程较大
D 物块从顶端滑到底端的时间,前一过程较长
如图所示为竖直平面内的直角坐标系。一个质量为m的质点,在恒力F和重力的作用下,从坐标原点O由静止开始沿直线OA斜向下运动,直线OA与y轴负方向成θ角(θ<45°),不计空气阻力,则以下说法正确的是( )
A.当F=mgtanθ时,质点的机械能守恒
B.当F=mgsinθ时,质点的机械能守恒
C.当F=mgtanθ时,质点的机械能一定增大
D.当F=mgsinθ时,质点的机械能可能增大也可能减小
如图所示,质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上,质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端。现用一水平恒力F作用在小物块上,使物块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间的摩擦力为f ,经过一段时间小车运动的位移为x,小物块滑到小车的最右端,则下列说法中正确的是 ( )
A.此时小物块的动能为F(x+l)
B.此时小车的动能为f x
C.这一过程中,小物块和小车增加的机械能为Fx
D.这一过程中,小物块和小车产生的内能为f l
一根质量为M的直木棒,悬挂在O点,有一只质量为m的猴子抓着木棒,如图甲所示。剪断悬挂木棒的细绳,木棒开始下落,同时猴子开始沿棒向上爬,设在一段时间内木棒沿竖直方向下落,猴子对地的高度保持不变。忽略空气阻力。则图乙的四个图象中能正确反映在这段时间内猴子对木棒作功的功率随时间变化的关系的是( )