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1、填空题 光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图1所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间,利用光电计时器来探究合外力做功与动能变化的关系.
如图2所示,水平面O点左侧是光滑平面,右侧是粗糙平面,弹簧的左端固定在竖直的墙壁上,弹簧处于自然长度时右端恰好在O点,在O点固定光电门可以测出木块通过O点的时间,木块与弹簧不相连.现用木块将弹簧压缩一段距离,然后由静止释放,将弹簧压缩的长度x、木块通过光电门的时间t、木块在粗糙水平面上滑行的距离s记入表中.

实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 压缩量x/cm 10 15 20 25 30 35 时间t/s 0.100 0.067 0.050 0.040 0.033 0.029 距离s/m 0.50 1.13 2.00 3.12 4.50 6.13
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(1)若木块长L,通过光电门时间t,则木块通过光电门时的速度v0=______;
(2)从理论上讲,木块在粗糙水平面上滑动的距离s和木块通过光电门的时间t关系应是s∝______;请你运用数据表中测定的数据在图a所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性;
(3)选择适当的物理量在图b所示的坐标纸上作出能直观反映木块在粗糙水平面上滑行距离s与弹簧压缩量x的关系图象,根据图象写出的关系应是s∝______;
(4)由能量守恒定律,弹簧的最大弹性势能应等于木块在水平面上滑行中产生的总内能,由此可以确定弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的关系应是EP∝______.

参考答案:(1)利用木板通过光电门的平均速度来代替瞬时速度,因此有:
v0=Lt
故答案为:Lt.
(2)根据运动学公式得:v2=2as,得:L2t2=2as.
因此木块在粗糙水平面上滑动的距离s和木块通过光电门的时间t关系应是:s∝t-2.
根据表格中数据,得出s与t-2的关系图象为:

(3)利用描点法画出图象如下所示:

图象为过原点的直线,因此s∝x2.
故答案为:x2.
(4)根据功能关系可知,弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的关系应是EP∝x2.
故答案为:x2.
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 某实验小组在做“验证机械能守恒定律“实验中,提出了如图所示的甲、乙两种方案:甲方案为用自由落体运动进行实验,乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验

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(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析,最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案,你认为该小组选择的方案是______,理由是:______.
(2)若该小组采用图甲的装置打出r一条纸带如图丙所示,相邻两点之间的时间问隔为0.02s,请根据纸带计算出B点的速度大小______?m/s(结果保留三位有效数字)
(3)该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度,作出v2-h图线如图丁所示,请根据图线计算出当地的重力加速度g=______m/s2(结果保留两位有效数字).
参考答案:(1)由甲、乙两图可知,乙图存在的摩擦远远大于甲图中摩擦,由此可知甲图验证机械能守恒更合适.
故答案为:甲图;理由:采用乙图实验时,由于小车与斜面间存在摩擦力的作用.且不能忽略,所以小车在下滑的过程中机械能不守恒,故乙图不能用于验证机械能守恒.
(2)匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,因此有:
v=xAC2T=1.37m/s
故答案为:1.37m/s.?
(3)由机械能守恒mgh=12mv2得v2=2gh,由此可知:图象的斜率k=2g,由此可以求出当地的重力加速度,由图可知k≈19.4,所以g≈9.7m/s2,在范围9.7~9.8内皆可.
故答案为:9.7~9.8.
本题解析:
本题难度:一般
3、填空题 研究自由落体运动的机械能是否守恒实验中要尽量减少实验误差,必须注意哪些方面____________(填序号)。
①重物质量小些,以忽略空气阻力对它的影响
②重物和纸带下落过程中要克服阻力,主要是纸带与打点计时器间的摩擦力
③计时器平面和纸带平面平行,以减少摩擦
参考答案:②③
本题解析:
本题难度:一般
4、填空题 某同学验证机械能守恒定律的实验步骤以及所测量的数据如下:
A.将打点(或电火花)计时器竖直安装在铁架台上
B.接通电源,再松开纸带,让重物自由下落
C.取下纸带,再换一条新纸带,重复以上实验步骤
D.将纸带固定在重物上,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带使重物静止
E.选取一条理想纸带(所选纸带如图所示),用刻度尺测出物体下落的高度OA、OB、OC、OD、OE(图中O点是计时器打出的第一点),并计算出相应的瞬时速度vA、vB、vC…
F.分别计算出mvn2/2与mghn,在误差允许范围内,看是否相等

请完成下列问题:
(1)上述实验步骤合理的顺序是______.
(2)质量为1kg的重锤从开始下落到打B点时,减少的重力势能EP为______;重锤下落到打B点时,增加的动能EK为______.
(3)通过计算,数值上△Ep______△Ek(填“略大于”“略小于”“等于”),这是因为______.
参考答案:(1)在明确实验原理的前提下,先安装实验器材,然后再进行实验,故具体步骤为:A、D、B、C、E、F.
答案为:A、D、B、C、E、F.
(2)重锤从开始下落到打B点时,减少的重力势能EP:mgh=1.91J.
重物在B点的速度为:vB=SAC2×0.02=1.94m/s
增加的动能为:EK=12mv2B=1.88J
故答案为:1.91J,1.88J.
(3)由于重物下落过程中存在空气阻力,重物克服阻力做功消耗能量,因此△Ep 略大于△Ek.
故答案为:略大于,重锤下落过程中有阻力做负功,重锤的重力势能有少量损失.
本题解析:
本题难度:简单
5、填空题 刘强同学用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律.按照正确的操作选得纸带如图8所示.其中O是起始点,重锤速度为零,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图2中(单位cm).该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,已知:重锤质量为m,当地的重力加速度g,OB段高度差为h,B点对应的重锤的瞬时速度为v,则在下落过程的OB段,重锤重力势能的减少量表达式为mgh,动能增加量表达式为
mv2.

参考答案:重力势能减小量△Ep=mgh.
B点对应的重锤的瞬时速度为v
B点动能EkB=12mv2
所以动能增加量是12mv2
故答案为:mgh,12mv2
本题解析:
本题难度:一般