如圖所示，是用光電計時器等器材做“驗證機械能守恒定律”的實驗．圖（甲）中a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置．圖（乙）中在滑塊上安裝一遮光板，把滑塊放在水平氣墊導軌上，并通過跨過定滑輪的細繩與鉤碼相連．測得滑塊（含遮光板）質(zhì)量為M、鉤碼質(zhì)量為m、遮光板寬度為d、當?shù)氐闹亓铀俣葹間．將滑塊在圖示位置釋放后，光電計時器記錄下遮光板先后通過兩個光電門的時間分別為△t1、△t2．
（1）實驗中還需要測量的物理量是
兩光電門間的距離A
兩光電門間的距離A
（在以后的表達中統(tǒng)一用字母A表示該量）．
（2）本實驗中驗證機械能守恒的表達式為：
1
2
(m+M)(
d
△t2
)2=
mgA+
1
2
（M+m）（
d
△t1
）2
mgA+
1
2
（M+m）（
d
△t1
）2
（用題目中給定的字母表示）．
（3）若氣墊導軌的左側(cè)高，測得系統(tǒng)的動能增加量
＞
＞
鉤碼的重力勢能減少量．（填“＞”、“=”或“＜”）
分析：（1）（2）實驗原理是：求出通過光電門1時的速度v1，通過光電門1時的速度v2，測出兩光電門間的距離A，在這個過程中，減少的重力勢能能：△Ep=mgA，增加的動能為：△Ek=
1
2
（M+m）
v
2
2
-
1
2
（M+m）
v
2
1
再比較減少的重力勢能與增加的動能之間的關(guān)系，所以需要測出光電門間的距離A．
（3）將氣墊導軌傾斜后，由于滑塊的重力勢能的增加或減少沒有記入，故增加的動能和減少的重力勢能不相等，兩種情況分別討論．
解答：解：（1）實驗原理是：求出通過光電門1時的速度v1，通過光電門1時的速度v2，測出兩光電門間的距離A，在這個過程中，減少的重力勢能能：△Ep=mgA，增加的動能為：
1
2
（M+m）
v
2
2
-
1
2
（M+m）
v
2
1
再比較減少的重力勢能與增加的動能之間的關(guān)系，所以需要測出光電門間的距離A．
（2）我們驗證的是：△Ep與△Ek的關(guān)系，即驗證：△Ep=△Ek代入得：
mgA=
1
2
（M+m）
v
2
2
-
1
2
（M+m）
v
2
1

又：v1=
d
△t1
；v2=
d
△t2
代入得：
mgA=
1
2
（M+m）（
d
△t2
）2-
1
2
（M+m）（
d
△t1
）2
即：
1
2
（m+M）（
d
△t2
）2=mgA+
1
2
（M+m）（
d
△t1
）2
（3）將氣墊導軌傾斜后，由于滑塊的重力勢能的增加或減少沒有記入，故增加的動能和減少的重力勢能不相等：若左側(cè)高，系統(tǒng)動能增加量大于重力勢能減少量；若右側(cè)高，系統(tǒng)動能增加量小于重力勢能減少量．
故答案為：（1）兩光電門中心之間的距離A；（2）mgA+
1
2
（m+M）(
d
△t1
)2；（3）＞．
點評：正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

實驗題
Ⅰ．有一個小燈泡上標有“4.8V  2W”的字樣，現(xiàn)在測定小燈泡在不同電壓下的電功率，并作出小燈泡的電功率P與它兩端電壓的平方U2的關(guān)系曲線．有下列器材可供選用：
A 電壓表V1（0～3V，內(nèi)阻3kΩ）　　 
B 電壓表V2（0～15V，內(nèi)阻15kΩ）
C 電流表A（0～0.6A，內(nèi)阻約1Ω）
D 定值電阻R1=2kΩ
E 定值電阻R2=10kΩ
F 滑動變阻器R（10Ω，2A）
G 學生電源（直流5V，內(nèi)阻不計）
H 開關(guān)、導線若干
（1）為了使測量結(jié)果盡可能準確，實驗中所用電壓表應(yīng)選用
A
A
，定值電阻應(yīng)選用
D
D
．（均用序號字母填寫）；
（2）為盡量減小實驗誤差，并要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，請在方框內(nèi)畫出滿足實驗要求的電路圖；
（3）根據(jù)實驗做出P-U2圖象，下面的四個圖象中可能正確的是
C
C
．

Ⅱ．研究小組通過分析、研究發(fā)現(xiàn)彈簧系統(tǒng)的彈性勢能EP與彈簧形變量x的關(guān)系為EP=Cxn（C為與彈簧本身性質(zhì)有關(guān)的已知常量），為了進一步探究n的數(shù)值，通常采用取對數(shù)作函數(shù)圖象的方法來確定．為此設(shè)計了如圖所示的實驗裝置．L型長直平板一端放在水平桌面上，另一端放置在木塊P上，實驗開始時，移動木塊P到某一位置，使小車可以在斜面上做勻速直線運動，彈簧一端固定在平板上端，在平板上標出彈簧未形變時另一端位置O和另一位置A，A點處放置一光電門，用光電計時器記錄小車通過光電門時擋光的時間．

（1）研究小組某同學建議按以下步驟采集實驗數(shù)據(jù)，以便作出lgv與lgx的函數(shù)圖象關(guān)系：
A．用游標卡尺測出小車的擋光長度d
B．用天平稱出小車質(zhì)量m
C．用刻度尺分別測出OA距離L，O到桌面高度h1，A到桌面的高度h2
D．將小車壓縮彈簧一段距離，用刻度尺量出彈簧壓縮量x，讓小車由靜止釋放，光電計時器讀出小車通過光電門的擋光時間t
E．改變小車壓縮彈簧的距離，重復D
根據(jù)實驗目的，你認為以上實驗步驟必須的是
ABDE
ABDE
．
（2）若小車擋光長度為d，通過光電門的擋光時間為t，則小車過A點的速度v=
d
t
d
t
．
（3）取lgv為縱坐標，lgx為橫坐標，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點畫出圖線如圖所示，已知該直線與縱軸交點的坐標為（0，a），與橫軸的交點的坐標為（-b，0），由圖可知，n=
2a
b
2a
b
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，示數(shù)如圖所示，此示數(shù)
6.124
6.124
mm；

（2）現(xiàn)要測定一個額定電壓4V、額定功率1.6W的小燈泡的伏安特性曲線．要求所測電壓范圍為0.1V～4V．
現(xiàn)有器材：直流電源E（電動勢4.5V，內(nèi)阻不計），電壓表V（量程4.5V，內(nèi)阻約為4×104Ω），電流表A1（量程250mA，內(nèi)阻約為2Ω），電流表A2（量程500mA，內(nèi)阻約為1Ω），滑動變阻器R（最大阻值約為30Ω），電鍵S，導線若干．
如果既要滿足測量要求，又要測量誤差較小，應(yīng)該選用的電流表是
A
 
2
A
 
2
，上面兩個電路應(yīng)該選用的是
甲
甲
．
（3）在“驗證機械能守恒實驗”中，有如下步驟：在豎直放置的鐵架臺上端固定一個電磁鐵（如圖甲），通電時，小球被吸在電磁鐵上，斷電時，小球自由下落．鐵架臺上有可以移動的光電門．當小球經(jīng)過光電門時，光電計時裝置能測出小球通過光電門所用時間△t．
①如圖乙所示，用游標卡尺可測得小鋼球的直徑：d=
0.52
0.52
cm；實驗時將小鋼球從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出小球通過光電門的時間△t=1.2×10-2s，則小球經(jīng)過光電門時的瞬時速度為
0.43
0.43
m/s（所有結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）．
②在本次實驗中還必須測量的物理量是
小球出發(fā)點到光電門的距離L
小球出發(fā)點到光電門的距離L
（請用文字說明并用相應(yīng)的字母表示）．
③本實驗通過比較
gL
gL
和
d
2
 
2
△t
2
 
d
2
 
2
△t
2
 
（用以上所測量的物理量符號表示），在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，就可以驗證小球機械能守恒．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

I、在“用單擺測重力加速度”的實驗中，下列說法中正確的是
 

A．在組裝單擺時，讓細線的一端穿過擺球的小孔，然后，打一個比小孔大的線結(jié)，線的另 一端用鐵夾固定在鐵架臺上，這樣做是為了保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動，不形成圓錐擺
B．在組裝好單擺后，讓擺球自由下垂，如果用米尺量出懸點到擺球的最低端的長度為l，用螺旋測微器測出擺球的直徑為d，那么，單擺的擺長為l+
d
2
．
C．在記錄單擺的擺動次數(shù)時，是從擺球通過平衡位置開始計_，記下擺球每次沿同一方向通過平衡位置的次數(shù)n，同時用停表測出所用的時間t，那么，單擺的周期為
t
n

D．在記錄單擺的擺動次數(shù)時，是從擺球通過平衡位置開始計時，同時將此次通過最低點 記為第一次，記下擺球每次沿同一方向通過平衡位置的次數(shù)n，用停表測出所用的時間t，那么，單擺的周期為
2t
n-1

II、如圖1所示，是某實驗小組用光電計時器（圖中未畫出），來“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān) 系”和“研究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實驗 裝置圖．
（1）在這兩個實驗中，關(guān)于“平衡摩擦力”的說 法中正確的是
 
．
A．平衡摩擦力后，如果改變小車或砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，需要重新平衡摩擦力
B．平衡摩擦力的實質(zhì)是小車的重力沿木板方向的分力與小車和紙帶所受的摩擦力平衡
C．平衡摩擦力要達到的標準是：在砝碼盤和砝碼的牽引下，小車帶動紙帶從長木板的一 端向有定滑輪的另一端勻速滑下
D．撤掉砝碼盤和細繩，若小車拖著紙帶沿長木板滑下時，打點計時器在紙帶上打出點的 間距是均勻的，就箅完成了“平衡摩擦力”
（2）如圖2所示，是用來“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的 實驗裝置簡易放大示意圖圖中MN是水平桌面，PQ為長木 板，“1”和“2”是固定在長木板上適當位置的兩個光電門（與之連接的兩個光電計時器沒有畫出），它們之間的距離為 0.50m．在安裝好實驗裝置后，將小車A放在光電門“1”的上 方，使它在繩子牽引力的作用下，從靜止開始沿長木板做勻加速直線運動，測得小車A通過光電門“1”的時間為0.20s，通過光電門“2”的時間為0.1Os．則：
①如圖3所示，是小車上的擋光片的寬度用游標卡尺測得的示意 圖．由圖可知，擋光片的寬度為
 
mm．
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②小車通過光電門“2”的速度大小為
 
m/s（保留二位有效數(shù)字）．
③小車的加速度大小為
 
m/s2（保留二位有效數(shù)字）．
④在該實驗中，如果小車及車上的砝碼的總質(zhì)量為M，砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量為m，那 么，下列圖象中不可能出現(xiàn)的是
 
．
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（3）如圖所示，是在“研究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實驗中，得到的一條紙帶，其 中，O為起始點，A、B、C、D、E依次為相鄰的計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點之間還有n個點未標出．如果打點計時器使用的交流電的頻率為f，小車和 砝碼的總質(zhì)量為M，砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量為m，那么，在滿足實驗要求的條件情況下，需要探究的表達式是
 
（用題中和圖中的字母表示）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2007?廣東模擬）（1）某同學測定勻變速直線運動的加速度時，得到了在不同拉力下的A、B、C、D、…等幾條較為理想的紙帶，并在紙帶上每5個點取一個計數(shù)點，即相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為0.1s，將每條紙帶上的計數(shù)點都記為0、1、2、3、4、5…，如圖所示甲、乙、丙三段紙帶，分別是從三條不同紙帶上撕下的．
①在甲、乙、丙三段紙帶中，屬于紙帶A的是
乙
乙

②打A紙帶時，物體的加速度大小是
3.1m/s2
3.1m/s2


（2）在豎直放置的立柱上端有一個電磁鐵，通電時，小球被吸在電磁鐵上，斷電時，小球自由下落，計時裝置開始計時．立柱上有可以移動的光電門．當小球經(jīng)過光電門時，光電計時裝置能測出小球從初始位置到這個光電門所 時間t，再用刻度尺測出電磁鐵到光電門的距離s．為了探究自由落體的位移s與下落時間t的關(guān)系．

①設(shè)計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格
②為了達到實驗目的，你猜想s可能與
t
t
成正比，或可能與
t2
t2
成正比，或可能與
t3
t3
成正比，…根據(jù)你能猜想，為了達到實驗目的，應(yīng)如何處理實驗數(shù)據(jù)？

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

精英家教網(wǎng)I．一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧 a和b，得到彈力與彈簧長度的圖象如圖所示．下列表述正確的是
 
．
A．a(chǎn)的原長比b的短；
B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大；
C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比的�。�
D．測得的彈力與彈簧的長度成正比；
II．像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常見計時儀器，每個光電門都是由激光發(fā)射和接收裝置組成．當有物體從光電門通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現(xiàn)利用如圖所示裝置設(shè)計一個“探究物體運動的加速度與合外力、質(zhì)量關(guān)系”的實驗，圖中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上間距為L的兩個光電門（與之連接的兩個光電計時器沒有畫出）．可以裝載鉤碼的小車上固定著用于擋光的窄片K，讓小車從木板的頂端滑下，光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2．精英家教網(wǎng)
①在某次測量中，用游標卡尺測量窄片K的寬度，游標卡尺如圖所示，則窄片K的寬度d=
 
m（已知L＞＞d），光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為t1=4.0×10-2s，t2=2.0×10-2s；
②用米尺測量兩光電門的間距為L=0.40m，則小車的加速度大小a=
 
 m/s2；
III．有一個小燈泡上標有“4.8V、2W”的字樣，現(xiàn)在測定小燈泡在不同電壓下的電功率，并作出小燈泡的電功率P與它兩端電壓的平方U2的關(guān)系曲線．有下列器材可供選用：
A 電壓表V1（0～3V，內(nèi)阻3kΩ）　　 
B 電壓表V2（0～15V，內(nèi)阻15kΩ）
C 電流表A（0～0.6A，內(nèi)阻約1Ω）
D 定值電阻R1=2kΩ
E 定值電阻R2=10kΩ
F 滑動變阻器R（10Ω，2A）
G 學生電源（直流5V，內(nèi)阻不計）
H 開關(guān)、導線若干
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①為了使測量結(jié)果盡可能準確，實驗中所用電壓表應(yīng)選用
 
；定值電阻應(yīng)選用
 
．（均用序號字母填寫）；
②為盡量減小實驗誤差，并要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù)，請在方框內(nèi)畫出滿足實驗要求的電路圖；
③根據(jù)實驗做出P-U2圖象，下面的四個圖象中可能正確的是
 
．
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