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綜合技能演練5-1-7 1．(2018濰坊二模)圖甲是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)．小圓柱由一根不可伸長(zhǎng)的輕繩拴住，輕繩另一端固定．將輕繩拉至水平后由靜止釋放．在最低點(diǎn)附近放置一組光電門，測(cè)出小圓柱運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的擋光時(shí)間Δt，再用游標(biāo)卡尺測(cè)出小圓柱的直徑d，如圖乙所示，重力加速度為g.則 (1)小圓柱的直徑d＝________cm. (2)測(cè)出懸點(diǎn)到圓柱重心的距離l，若等式gl＝________成立，說(shuō)明小圓柱下擺過程機(jī)械能守恒． (3)若在懸點(diǎn)O安裝一個(gè)拉力傳感器，測(cè)出繩子上的拉力F，則要驗(yàn)證小圓柱在最低點(diǎn)的向心力公式還需要測(cè)量的物理量是______________(用文字和字母表示)，若等式F＝____________成立，則可驗(yàn)證向心力公式Fn＝m. [解析]　(1)小圓柱的直徑d＝10 mm＋20.1 mm＝10.2 mm＝1.02 cm. (2)根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgl＝mv2，所以只需驗(yàn)證gl＝v2＝2，就說(shuō)明小圓柱下擺過程中機(jī)械能守恒． (3)若測(cè)量出小圓柱的質(zhì)量m，則在最低點(diǎn)由牛頓第二定律得F－mg＝m，若等式F＝mg＋m成立，則可驗(yàn)證向心力公式，可知需要測(cè)量小圓柱的質(zhì)量m. [答案]　(1)1.02　(2)2　(3)小圓柱的質(zhì)量m　mg＋m 2．(2018青島模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．小鋼球自由下落過程中，計(jì)時(shí)裝置測(cè)出小鋼球先后通過光電門A、B的時(shí)間分別為tA、tB，用小鋼球通過光電門A、B的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度．測(cè)出兩光電門間的距離為h，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，小鋼球所受空氣阻力可忽略不計(jì)． (1)先用游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼球的直徑，讀數(shù)如圖乙所示，鋼球直徑為d＝________cm. (2)要驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，只要比較________與________是否相等． (3)實(shí)驗(yàn)中小鋼球通過光電門的平均速度________(選填“大于”或“小于”)小鋼球球心通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度，導(dǎo)致動(dòng)能增加量ΔEk總是稍________(選填“大于”或“小于”)重力勢(shì)能減少量ΔEp，且隨小鋼球下落起始高度的增加，誤差越來(lái)越________(選填“大”或“小”)． [解析]　(1)由圖可知，主尺刻度為8 mm，游標(biāo)對(duì)齊的刻度為10，故讀數(shù)為：8 mm＋100.05 mm＝8.50 mm＝0.850 cm. (2)若減小的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能時(shí)，可以認(rèn)為機(jī)械能守恒； 則有：mgh＝mv－mv 即：gh＝－. (3)已知經(jīng)過光電門所用的時(shí)間和小球的直徑：則可以由平均速度表示經(jīng)過光電門時(shí)的速度，故v＝，即等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度． 而小鋼球球心通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度，即為中點(diǎn)的瞬時(shí)速度，因此平均速度小于鋼球球心通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度；因此導(dǎo)致動(dòng)能增加量ΔEk總是稍小于重力勢(shì)能的減少量；由于該過程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多，故增加下落高度后，ΔEp－ΔEk將增大． [答案]　(1)0.850　(2)gh?。?3)小于　小于　大 3．(2017湖北檢測(cè))某研究性學(xué)習(xí)小組用如下圖(a)所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．讓一個(gè)擺球由靜止開始從A位置擺到B位置(O點(diǎn)正下方)，若不考慮空氣阻力，小球的機(jī)械能應(yīng)該守恒，即mv＝mgh.直接測(cè)量擺球到達(dá)B點(diǎn)的速度v0比較困難．現(xiàn)讓小球在B點(diǎn)處脫離懸線做平拋運(yùn)動(dòng)，利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)間接地測(cè)出v0. 如圖(a)中，懸點(diǎn)O正下方P點(diǎn)處有水平放置的熾熱的電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易瞬間被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運(yùn)動(dòng)．在地面上放上白紙，上面覆蓋著復(fù)寫紙，當(dāng)小球落在復(fù)寫紙上時(shí)，會(huì)在下面白紙上留下痕跡．用重垂線確定出A、B點(diǎn)的投影點(diǎn)N、M.重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次(小球每一次都從同一點(diǎn)由靜止釋放)，球的落點(diǎn)痕跡如圖(b)所示，圖中米尺水平放置，零刻度線與M點(diǎn)對(duì)齊．用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B兩點(diǎn)的豎直距離，再量出M、C之間的距離x，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．已知重力加速度為g，小球的質(zhì)量為m. (1)根據(jù)圖(b)可以確定小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離為________cm. (2)用題中所給字母表示出小球平拋時(shí)的初速度v0＝________. (3)用測(cè)出的物理量(即題中所給字母)表示出小球從A到B過程中，重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝________，動(dòng)能的增加量ΔEk＝________. [解析]　(1)畫一個(gè)圓，將球的落點(diǎn)痕跡全部圈在里面，圓心的位置就是我們要找的球的落點(diǎn)，因?yàn)榱憧潭染€與M點(diǎn)對(duì)齊，所以讀出M、C之間的距離即小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離，為65.0 cm(在64.0～65.5 cm之間均對(duì))，注意要估讀一位． (2)在水平方向上x＝v0t，在豎直方向上h2＝gt2，所以 v0＝x. (3)AN的高度為h1，BM的高度為h2，A、B兩點(diǎn)的豎直距離為h1－h(huán)2，所以減少的重力勢(shì)能ΔEp＝mg(h1－h(huán)2)，動(dòng)能的增加量ΔEk＝mv＝. [答案]　(1)65.0(在64.0～65.5之間均對(duì))　(2)x　(3)mg(h1－h(huán)2)　 4．(2017河北六校聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，提出了如下圖所示的甲、乙兩種方案：甲方案為用自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乙方案為用小車在斜面上下滑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)． (1)組內(nèi)同學(xué)對(duì)兩種方案進(jìn)行了深入的討論分析，最終確定了一個(gè)大家認(rèn)為誤差相對(duì)較小的方案，你認(rèn)為該小組選擇的方案是________，理由是_______________________________________． (2)若該小 組采用圖甲的裝置打出了一條紙帶如圖丙所示，相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02 s，請(qǐng)根據(jù)紙帶計(jì)算出B點(diǎn)的速度大小為________m/s.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)該小組內(nèi)同學(xué)根據(jù)紙帶算出了相應(yīng)點(diǎn)的速度，作出v2－h(huán)圖線如圖所示，請(qǐng)根據(jù)圖線計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) [解析]　(2)vB＝ m/s＝1.37 m/s. (3)因?yàn)閙gh＝mv2，所以g＝＝k，k為圖線的斜率，求得g＝9.75 m/s2. [答案]　(1)圖甲　采用圖乙實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于小車與斜面間存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小車在下滑的過程中機(jī)械能不守恒，故圖乙不能用于驗(yàn)證機(jī)械能守恒 (2)1.37　(3)9.75