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如图所示装置可用来验证机械能守恒定律。长度为L的轻绳一端固定在O点,另一端系一摆...

如图所示装置可用来验证机械能守恒定律。长度为L的轻绳一端固定在O点,另一端系一摆锤A,在A上放一个小铁片。现将摆锤拉起,使绳偏离竖直方向角,由静止开始释放摆锤,当其到达最低位置时,受到竖直挡板P阻挡而停止运动,这时铁片将做平抛运动而飞离摆锤,用刻度尺量出铁片的水平位移为x,下落高度为H

(1)要验证摆锤在运动中机械能守恒,必须求出摆锤初始位置离最低点的高度,其高度应为________,同时还应求出摆锤在最低点时的速度,其速度应为__________

(2)用实验中测量的物理量写出验证摆锤在运动中机械能守恒的关系式为__________

 

【解析】 (1)[1][2]由几何关系得,摆锤下落的高度 因为摆锤与铁片一起运动到最低点,所以摆锤在最低点时的速度等于铁片做平抛运动的初速度v,由 得 (2)[3]设摆锤总质量为m,若在运动中机械能守恒,应满足 即 整理得  
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考点分析:
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利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图所示.

(1)实验步骤:

①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1 m,将导轨调至水平.

②用游标卡尺测量挡光条的宽度l9.30 mm.

③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离x________cm.

④将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.

⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1Δt2.

⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量m0,再称出托盘和砝码的总质量m.

(2)用表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式:

①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1________v2________

②当滑块通过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1________Ek2________

③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少量ΔEp________(重力加速度为g)

(3)如果ΔEp________,则可认为验证了机械能守恒定律.

 

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在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中,电源的频率为50Hz,依次打出的点为0、1、2、3、4、…、n,则:

(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证,必须直接测量的物理量为________________________,必须计算出的物理量为________________,验证的表达式为________________.

(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是________(填写步骤前面的字母).

A.将打点计时器竖直安装在铁架台上.

B.先接通电源,再松开纸带,让重物自由下落.

C.取下纸带,更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验.

D.将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带.

E.选择一条纸带,用刻度尺测出物体下落的高度h1h2h3、…、hn,计算出对应的瞬时速度v1v2v3、…、vn.

F.分别算出mvmghn,在实验误差范围内看是否相等.

 

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如图所示,河的宽度为L,河水流速为u,甲、乙两船均以静水中的速度v同时渡河。出发时两船相距2L,甲、乙船头均与岸边成60°角,且乙船恰好能直达正对岸的A点。则下列判断正确的是(

A. 甲船正好也在A点靠岸

B. 甲船在A点左侧靠岸

C. 甲乙两船可能在未到达对岸前相遇

D. 甲乙两船到达对岸的时间相等

 

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甲、乙两船在同一河流中同时开始渡河,河水流速为v0,船在静水中的速率均为v,甲、乙两船船头均与河岸成角,如图所示,已知甲船恰能垂直到达河正对岸的A点,乙船到达河对岸的B点,AB之间的距离为L,则下列判断正确的是(    )

A.乙船先到达对岸

B.若仅是河水流速v0增大,则两船的渡河时间都不变

C.不论河水流速v0如何改变,只要适当改变θ角,甲船总能到达正对岸的A

D.若仅是河水流速v0增大,则两船到达对岸时,两船之间的距离仍然为L

 

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如图所示,甲乙两船在同一条河流中同时开始渡河,MN分别是甲乙两船的出发点,两船头与河岸均成α角,甲船船头恰好对准N点的正对岸P点,经过一段时间乙船恰好到达P点,如果划船速度大小相等,且两船相遇,不影响各自的航行,下列判断正确的是( 

A.甲船也能到达正对岸

B.甲船渡河时间一定短

C.两船相遇在NP直线上的某点(非P点)

D.渡河过程中两船不会相遇

 

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