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某探究小组想利用验证机械能守恒定律的装置测量当地的重力加速度,如图甲所示.框架上...

某探究小组想利用验证机械能守恒定律的装置测量当地的重力加速度,如图甲所示.框架上装有可上下移动位置的光电门1和固定不动的光电门2;框架竖直部分紧贴一刻度尺,零刻度线在上端,可以测量出两个光电门到零刻度线的距离;框架水平部分用电磁铁吸住一个质量为m的小铁块,小铁块的重心所在高度恰好与刻度尺零刻度线对齐.切断电磁铁线圈中的电流时,小铁块由静止释放,当小铁块先后经过两个光电门时,与光电门连接的传感器即可测算出其速度大小.小组成员多次改变光电门1的位置,得到多组的数据,建立如图乙所示的坐标系并描点连线,得出图线的斜率为k

当地的重力加速度为________(k表示)

若选择光电门2所在高度为零势能面,则小铁块经过光电门1时的机械能表达式为______________(用题中物理量的字母表示)

关于光电门1的位置,下面哪个做法可以减小重力加速度的测量误差___

A.尽量靠近刻度尺零刻度线

B.尽量靠近光电门2

C.既不能太靠近刻度尺零刻度线,也不能太靠近光电门2

 

C 【解析】 (1)以0刻度线为零势能面,小铁块从光电门1运动到光电门2的过程中机械能守恒,根据机械能守恒定律得:mv12-mgx1=mv22-mgx2 整理得:v22-v12=2g(x2-x1) 所以图象的斜率k=2g,解得:g=; (2)小铁块经过光电门1时的机械能等于小铁块经过光电门1时的动能加上势能,若选择刻度尺零刻度线所在高度为零势能面,则有: E1=mv12-mgx1 =mv12-mkx1  (3)用电磁铁释放小球的缺点是,当切断电流后,电磁铁的磁性消失需要一时间,铁球与电磁铁铁心可能有一些剩磁,都会使经过光电门1的时间较实际值大,引起误差,并适当增大两光电门A、B间的距离,使位移测量的相对误差减小,所以C正确.  
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考点分析:
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用如图实验装置验证m1m2组成的系统机械能守恒.m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.如图给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离已在图中标出.已知m150 gm2150 g,则(g10 m/s2,结果保留两位有效数字)

(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:

A.按照图示的装置安装器件

B.将打点计时器接到直流电源上

C.先释放m2,再接通电源打出一条纸带

D.测量纸带上某些点间的距离

E.根据测量的结果,分别计算系统减少的重力势能和增加的动能

其中操作不当的步骤是__________(填选项对应的字母)

(2)在纸带上打下计数点5时的速度v______m/s

(3)在打点05过程中系统动能的增量ΔEk________ J,系统势能的减少量ΔEp______J,由此得出的结论是___________________________________________________

(4)若某同学作出v2h图象如图所示,写出计算当地重力加速度g的表达________________,并计算出当地的实际重力加速度g________m/s2.

 

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某同学做“验证机械能守恒定律”实验时,不慎将一条挑选出的纸带的一部分损坏,损坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出并标在图中,单位是cm。打点计时器工作频率为50 Hz,重力加速度g9.8 m/s2

(1)设重物质量为m(kg),重物在2点的速度v2________,在5点的速度v5________,此过程中动能增加量ΔEk________,重力势能减少量ΔEp________。由以上可得出实验结论:________________________________

(2)重物获得的动能往往________(A.大于 B.小于 C.等于)减少的重力势能,实验中产生系统误差的原因是________________

(3)根据实验判断下列图像正确的是(其中ΔEk表示重物动能的变化量,Δh表示物体下落的高度)______

 

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在《验证机械能守恒定律》的实验中,打点计时器所接交流电频率为50Hz,当地重力加速度g=9.80m/s2.实验选用重锤质量为mkg),从所打纸带中选择一条合适的纸带,纸带上连续的点ABCDO点的距离如图所示,则重锤从O运动到C,重力势能减少_____J.重锤经过C时的速度为_____m/s.其动能增加_____J

 

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用落体法验证机械能守恒定律的实验中得到如图所示纸带。根据纸带算出相关各点的速度v,测量出下落距离h,则以为纵轴,以h为横轴画出的图像应是(  )

A. B. C. D.

 

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验证机械能守恒定律的实验中有关重锤的质量,下列说法中正确的是(  )

A.应选用质量较大的重锤,使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力

B.应选用质量较小的重锤,使重锤的惯性小一些,下落时更接近于自由落体运动

C.不需要称量重锤的质量

D.必须称量重锤的质量,而且要估读到0.01 g

 

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