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23-24高一下·北京东城·期末)用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带通过打点计时器,打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,进行数据处理后,即可验证机械能是否守恒。已知当地重力加速度大小为g

 

(1)除图甲中所示的装置之外,还必须使用的器材是______

A.直流电源、天平(含砝码) B.直流电源、刻度尺

C.交流电源、天平(含砝码) D.交流电源、刻度尺

(2)下面列举了该实验的几个操作步骤:其中操作不当的步骤是______(选填步骤前的字母)。

A.按照图甲所示安装好实验器材并连接好电源

B.先打开夹子释放纸带,再接通电源开关打出一条纸带

C.测量纸带上重锤下落过程中所选的两点间的距离

D.根据测量及计算的结果比较重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能

(3)如图乙所示,根据打出的纸带,选取纸带上连续的五个点ABCDE,量得点A距起始点O的距离为,点AC间的距离为,点CE间的距离为,若相邻两点的打点时间间隔为T,设重锤的质量为m,根据这些条件写出重锤下落OC高度时的重力势能减少量的表达式      ,动能增加量的表达式      

 

(4)某同学利用如图丙所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒,在气垫导轨上安装了两个光电门12,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连。调整气垫导轨水平后,挂上细线和钩码进行实验。测出光电门12间的距离L,遮光条的宽度d,滑块和遮光条的总质量M,钩码质量m。由数字计时器测出遮光条通过光电门12的时间,则遮光条通过光电门1时的速度      ;若系统机械能守恒,则得到的表达式为      (用LdMmg表示)。

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2024·四川成都·三模)某同学用如图(a)所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮,轻绳两端分别连接物块P与感光细钢柱K,两者质钢柱量均为,钢柱K下端与质量为的物块Q相连。铁架电动机台下部固定一个电动机,电动机竖直转轴上装一支激光笔,电动机带动激光笔绕转轴在水平面内匀速转动,每转一周激光照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并留下痕迹。初始时PKQ系统在外力作用下保持静止,轻绳与细钢柱均竖直。重力加速度g

 

(1)开启电动机,待电动机以的角速度匀速转动后。将PKQ系统由静止释放,Q落地前,激光器在细钢柱K上留下感光痕迹。取下K,用刻度尺测出感光痕迹间的距离如图(b)所示。则细钢柱K上相邻感光痕迹间的时间间隔T=        s,激光束照射到E点时,细钢柱速度大小为        m/s。(此问2空的计算结果均保留1位有效数字

 

(2)经判断系统由静止释放时激光笔光束恰好经过O点。参照图(b,在OE段,系统动能的增加量        ,重力势能的减少量        ;比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。(计算结果均保留3位有效数字

(3)选取相同的另一感光细钢柱K,若初始时激光笔对准K上某点,开启电动机的同时系统由静止释放,电动机的角速度按如图(c)所示的规律变化,图像斜率为k,记录下如图(d)所示的感光痕迹,其中两相邻感光痕迹间距均为d。若验证得到表达式k=        即可证明系统在运动过程中机械能守恒(用含字母Mmdkgπ的表达式表示)。

 

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