18．某同學(xué)利用如圖1所示裝置探究平拋運(yùn)動中機(jī)械能是否守恒．在斜槽軌道的末端安裝一個光電門B，調(diào)節(jié)激光束與球心等高，斜槽末端水平．地面上依次鋪有白紙、復(fù)寫紙，讓小球從斜槽上固定位置A點無初速釋放，通過光電門后落在地面的復(fù)寫紙上，在白紙上留下打擊�。貜�(fù)實驗多次，測得小球通過光電門的平均時間為2.50ms．（當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2，計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

①用游標(biāo)卡尺測得小球直徑如圖2所示，則小球直徑為d=0.50cm，由此可知小球通過光電門的速度vB=2.00m/s；
②實驗測得軌道離地面的高度h=0.441m，小球的平均落點P到軌道末端正下方O點的距離x=0.591m，則由平拋運(yùn)動規(guī)律解得小球平拋的初速度v0=1.97m/s；
③在誤差允許范圍內(nèi)，實驗結(jié)果滿足小球通過光電門的速度vB與由平拋運(yùn)動規(guī)律求解的平拋初速度v0滿足v0=vB關(guān)系，就可以認(rèn)為平拋運(yùn)動過程中機(jī)械能是守恒的．

分析 ①游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．
利用小球通過光電門的平均速度代替瞬時速度；
②利用平拋運(yùn)動水平方向和豎直方向的運(yùn)動特點，可正確解答；
③若球通過光電門的速度vB與由平拋運(yùn)動規(guī)律求解的平拋初速度v0相等，則說明沒有能量損失，機(jī)械能守恒．

解答 解：①游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為：0.5cm=5mm，游標(biāo)尺上第0個刻度與上面對齊，故讀數(shù)為：0×0.1=0.0mm，
故最終讀數(shù)為：5mm+0.0mm=5.0mm=0.50cm；
利用小球通過光電門的平均速度代替瞬時速度，因此有：
vB=$\fraczlezrma{t}$=$\frac{0.0050}{0.0025}$=2.00m/s
②根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律有：
h=$\frac{1}{2}$gt2
x=v0t
聯(lián)立解得：v0=1.97m/s．
③在誤差允許的范圍內(nèi)，測量出的速度vB與由平拋運(yùn)動規(guī)律求解的理論平拋初速度v0相等，則說明沒有能量損失，機(jī)械能守恒．
故答案為：①0.50；　2.00； ②1.97；③v0=vB．

點評 該題從新的角度來驗證機(jī)械能守恒，在原來問題上有所創(chuàng)新，無論怎么變化，明確實驗原理是解答實驗問題的根本．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

8．一個質(zhì)點正在做勻加速直線運(yùn)動，用固定的照相機(jī)對該質(zhì)點進(jìn)行閃光照相，相鄰兩次閃光的時間間隔為1s．分析照片發(fā)現(xiàn)，質(zhì)點在第1次、第2次閃光的時間間隔內(nèi)移動了0.2m；在第3次、第4次閃光的時間間隔內(nèi)移動了0.8m．由上述條件可知（　�。�
A．質(zhì)點運(yùn)動的加速度是0.6 m/s2
B．質(zhì)點運(yùn)動的加速度是0.4 m/s2
C．第1次閃光時質(zhì)點的速度是0.1 m/s
D．第2次閃光時質(zhì)點的速度是0.35 m/s

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

9．一組宇航員乘坐太空穿梭機(jī)S，去修理位于離地球表面h=6.0×105m的圓形軌道上的太空望遠(yuǎn)鏡H．機(jī)組人員使穿梭機(jī)S進(jìn)入與H相同的軌道并關(guān)閉助推火箭，望遠(yuǎn)鏡則在穿梭機(jī)前方數(shù)千米處，如圖所示．已知地球半徑為R=6.4×106m，地球表面重力加速度為g=9.8m/s2，第一宇宙速度為v=7.9km/s．
（1）穿梭機(jī)所在軌道上的重力加速度g′為多少？在穿梭 機(jī)內(nèi)，一質(zhì)量為m=70kg的宇航員受的重力G′是多少？
（2）計算穿梭機(jī)在軌道上的速率v′．
（3）穿梭機(jī)需先進(jìn)入半徑較小的軌道，才有較大的角速度追上望遠(yuǎn)鏡，試判斷穿梭機(jī)要進(jìn)入較低軌道時應(yīng)增加還是減小其原有速率，試說明理由．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

6．假設(shè)摩托艇受到的阻力的大小與它的速率平方成正比，如果摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉淼?倍，則摩托艇發(fā)動機(jī)的輸出功率變?yōu)樵瓉淼模ā　。?table class="qanwser">A．4倍B．6倍C．8倍D．9倍

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

13．如圖所示，水平軌道BC的左端與固定的光滑豎直四分之一圓弧軌道相切與B點，右端與一傾角為θ=30°的光滑斜面軌道在C點平滑連接，物體經(jīng)過C點時速率不變．斜面頂端固定一輕質(zhì)彈簧，一質(zhì)量為m=1kg的滑塊從圓弧軌道的頂端A點由靜止釋放，經(jīng)水平軌道后滑上斜面并壓縮彈簧，第一次可將彈簧壓縮至D點．已知光滑圓軌道的半徑R=0.45m，水平軌道BC長L=0.5m，滑塊與水平軌道之間的動摩擦因數(shù)μ=0.1，光滑斜面軌道上CD長s=0.4m，取g=10m/s2，求：

（1）滑塊第一次經(jīng)過B點時對軌道的壓力大小；
（2）整個過程中彈簧具有的最大彈性勢能；
（3）滑塊在BC上通過的總路程．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

3．下列說法中正確的是（　�。�
A．懸浮在水中的花粉的布朗運(yùn)動反映了花粉分子的熱運(yùn)動
B．空氣中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結(jié)果
C．彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點
D．高原地區(qū)水的沸點較低，這是高原地區(qū)溫度較低的原因
E．干溫泡溫度計的濕泡顯示的溫度計低于干泡顯示的溫度，這是濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸熱的結(jié)果

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

10．伽利略對運(yùn)動的研究，創(chuàng)立了一套對近代科學(xué)的發(fā)展極為有利的科學(xué)方怯；觀察現(xiàn)象→猜想假設(shè)→數(shù)學(xué)推理→實驗驗證→合理外推，確保了科學(xué)研究在大膽猜想和嚴(yán)格求證的道路上不斷快速發(fā)展．結(jié)合伽利略對自由落體運(yùn)動的研究過程．下列說法正確的是（　�。�
A．猜想假設(shè)：自由落體運(yùn)動是最簡單的變速運(yùn)動，即v∝t
B．數(shù)學(xué)推理：如果v∝t，初速度為零的勻變速直線運(yùn)動應(yīng)符合x∝t2
C．實驗驗證：改變斜面傾角，觀察小球運(yùn)動距離（高度）與傾角的關(guān)系
D．合理外推：當(dāng)傾角等于90°時，斜面運(yùn)動變?yōu)樽杂陕潴w運(yùn)動

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

15．如圖所示，在水平方向的勻強(qiáng)電場中有一表面光滑、與水平面成45°角的絕緣直桿AB，其下端B距地面高度h=0.8m．有一質(zhì)量500g的帶電小環(huán)套在直桿上，正以某一速度v0沿桿勻速下滑，小環(huán)離桿后正好通過直桿B的正下方C點處．（g取10m/s2），則（　　）
A．帶電小環(huán)帶正電
B．小環(huán)離開直桿后運(yùn)動的加速度大小為$\sqrt{2}$g
C．小環(huán)運(yùn)動到C點的動能為5J
D．小環(huán)在直桿上勻速運(yùn)動的速度大小為2m/s

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

16．如圖所示，理想變壓器的原副線圈的匝數(shù)比nl：n2=2：l，原線圈接正弦交變電流，副線圈接電動機(jī)，電動機(jī)線圈電阻為R，電表為理想電表．當(dāng)輸入端接通電源后，電流表讀數(shù)為I，電動機(jī)帶動一質(zhì)量為m的重物以速度v勻速上升．若電動機(jī)因摩擦造成的能量損失不計，則圖中電壓表的讀數(shù)為（　　）
A．$\frac{2mgv}{I}$
B．4IR+$\frac{mgv}{I}$
C．若電壓表為理想電表，而電流表內(nèi)阻為R，調(diào)節(jié)電源可使重物仍以速度v勻速上升，電流表讀數(shù)為I，則電壓表讀數(shù)為5IR+$\frac{mgv}{I}$
D．若電壓表為理想電表，而電流表內(nèi)阻為R，調(diào)節(jié)電源可使重物仍以速度v勻速上升，電流表讀數(shù)為I，則電壓表讀數(shù)為$\frac{2mgv}{I}$+IR

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