知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．如图甲所示装置可用来验证机械能守恒定律，直径为d的摆球A栓在长为L的不可伸长的轻绳一端（L＞d），绳的另一端固定在O点，O点正下方摆球重心经过的位置固定光电门B，现将摆球拉起，使绳偏离竖直方向成θ角时由静止开始释放摆球，当其到达最低位置时，光电门B记录的遮光时间为t，已知重力加速度为g．

（1）新式游标卡尺的刻度线看起来很“稀疏”，使读数显得清晰明了，便于使用者正确读取数据．通常游标卡尺的刻度有10分度、20分度和50分度三种规格；新式游标卡尺也有相应的三种，但新式游标上的刻度却是19mm等分成10份，39mm等分成20份，99mm等分成50份．图乙就是一个“39mm等分成20份”的新式游标卡尺，用它测量摆球A的直径d，读数如图所示，d= cm．
（2）写出满足机械能守恒的表达式（用题中字母表示）．

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2．（2016•崇明县二模）如图，某同学设计了一个用光电门传感器，研究小物体自由下落运动过程中的物理规律的实验装置．图中A、B两位置分别固定两个光电门传感器，实验测得小物体上挡光片宽度为d，电脑记录了小物体通过A、B两光电门的挡光时间分别是t₁和t₂．（当地的重力加速度为g）
（1）为了验证物体通过A、B两点过程时中机械能是否守恒，还需要进行哪些实验测量
（A）用天平测出小物体的质量
（B）测出AB传感器中点间的竖直高度h
（C）测出小物体释放时离桌面的高度H
（D）用秒表测出小物体通过AB两点的时间△t
（2）根据实验测得的物理量，如果满足    关系式，即能证明小物体在通过AB两点的过程中机械能守恒．
（3）用实验测得的物理量表达物体下落的加速度，则a=    ．

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3．（2016•普陀区二模）某同学利用图示装置验证系统机械能守恒定律，图中P、Q、R是三个完全相同的物块，P、Q用细绳连接，放在光滑水平桌面上，物块R与轻质滑轮连接，放在两定滑轮的中间．a、b、c是三个光电门，调整三个光电门的位置，能实现同时遮光．整个装置无初速度释放，已知P、Q、R经过三个光电门的遮光时间分别为t₁、t₂、t₃，R的遮光片到c的距离为H，三个遮光片的宽度均为x．
（1）本实验中验证机械能守恒的表达式为
（2）为提高实验结果的准确程度，请对此实验提出一条建议：

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4．（2016•和平区二模）如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示
实验时，该同学进行了如下操作：
①第一步：将质量均为M （A的含挡光片、B的含挂钩）的重物A、B用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出    （填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离h
第二步：在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为t
第三步：测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律．
②如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒（已知重力加速度为g），各物理量应满足的关系式为    （用题中所给字母表示）
③该实验存在系统误差，产生误差的原因是    （写出两条即可）
④验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间有怎样的定量关系？已知重力加速度为g，请你帮该同学写出a与m、M之间的关系式：    ．

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5．（2016春•绵阳校级月考）在《验证机械能守恒定律》的实验中：
（1）下列实验操作顺序正确合理的一项是    （填序号）．
A．先将固定在重物上的纸带穿过打点计时器，再将打点计时器固定在铁架台上
B．先用手提着纸带，使重物静止在打点计时器下方，再接通电源
C．先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源
D．先取下固定在重物上的打好点的纸带，再切断打点计时器的电源
（2）质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图所示，相邻记数点时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s²．（保留3位有效数字）；
①打点计时器打下记数点B时，物体的速度V_B=    m/s．
②从点O到打下记数点B的过程中，物体重力势能的减小量△E_p=    J．动能的增加量△E_k=    J．

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6．某物理兴趣小组设计了一个如图1所示的验证机械能守恒定律的实验装置，实验主要步骤如下：
（1）用游标卡尺测出小钢球的直径d，读数如图2所示，d=    mm；
（2）用一根轻质细线将质量m=50g的小钢球栓接起来，细线的另一端固定于悬点O，让小钢球静止在最低点，用毫米刻度尺量出悬线长l=98.90cm；
（3）在小钢球运动的最低点前后放置一组光电门，然后将细线拉至水平位置后，由静止释放小钢球，同时启动数字毫秒计，小钢球通过光电门的挡光时间△t=5ms，则小球运动到最低点的速度为    ；
（4）上述过程中小钢球减少的重力势能△E_p=    ，小钢球增加的动能△E_k=    ．（g=9.8m/s²，结果保留三位有效数字）

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7．（2016•扶沟县一模）某同学用光电门和数字计时器测量自由落体的重力加速度，实验装置如图所示：
（1）将光电门A和电磁铁安装在支架上，调整它们的位置使二者在一条竖直线内，当电磁铁断电释放小球后，小球能顺利通过光电门A．
（2）将光电门A固定在支架上，先接通电源，电磁铁吸住小球，再断开电源，小球落下，数字计时器计下小球通过光电门的时间，多次实验，得到小球通过光电门A的时间的平均值为△t，若测得小球的直径为d，则小球通过光电门A的瞬时速度大小为    ．
（3）用直尺测出从小球下落的位置到光电门A中心的距离h，当地重力加速度g的表达式是    （用已知量和测量量表示）．
（4）某同学用游标卡尺测量小球的直径如图乙所示，d=    mm．

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8．（2015秋•内江月考）如图所示，是某同学探究“机械能守恒定律”的实验装置图．在水平桌面上固定一个斜面，斜面上固定一个气垫导轨，导轨的顶端A处有一个附有长方形遮光片的小滑块，遮光片的宽度为b，小滑块连同遮光片的总质量为M，左端由跨过光滑轻质定滑轮的细绳与一个质量为m，（Mgsinθ＞mg）的小球相连；小球距地面的距离为H，遮光片的两条长边与导轨斜面AC垂直；导轨上距离A点为x的B点处有一个光电门．现将小滑块从A点由静止释放，测量出遮光片经过光电门的时间为t，导轨与水平桌面间的夹角为θ，重力加速度为g．则：
①在小滑块从A到B的过程中，绳子的拉力F    小球的重力mg（选填“大于”、“等于”或“小于”），小球重力势能的增加量为    ，小滑块动能的增加量为
②实验中只要多次改变光电门B的位置，使滑块每次从同一位置由静止下滑，测量出相应的x和t值．在平面直角坐标系中，以x为横坐标，以    为纵坐标，做出的图象是一条倾斜直线，当直线的斜率为    时，在实验误差允许的范围内，可以近似认为滑块和细绳、小球组成的系统在此实验中机械能是守恒的．
③如果将实验装置图中的光电门B改为挡板，还能测量出滑块与斜面间的动摩擦因数，开始时滑块和小球均处于静止状态，当剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑．现保持滑块和小球释放的位置不变，调整挡板的位置，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音为止，那么，利用题中所给定的字母（H、x、θ）可以测量出滑块与斜面间的动摩擦因数为    ．

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9．某同学为了探究质量均匀分布的直杆转动时的转动惯量，设计了如图所示的实验：
质量为M、长为l的质量均匀分布的直杆，一端固定在光滑转轴O处，在另一端A下摆时经过的轨迹上安装了光电门，用来测量A端的瞬时速度v_A，一切阻力不计．将处于水平位置的直杆由图甲位置静止释放．若某次实验中，测得光电门和转轴O间的竖直距离为h 直杆A端经过光电门时的瞬时速度为v_A，则此时直杆转动的瞬时角速度ω= ，（用v_A和l来表示），直杆从水平位置转到光电门处的过程中重力势能的减少量△E_p= （用M、g、h来表示）

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