高中物理链式反应及其发生条件实验题

为了验证机械能守恒定律，某同学在墙壁上固定了竖直的标尺，让小钢球在标尺附近无初速释放，然后启动数码相机的连拍功能，连拍两张照片的时间间隔为T，得到了如右图所示的照片。测量出A、B、C、D、E相邻两点间的距离依次为L₁、L₂、L₃、L₄，当地重力加速度为g。

（1）为了获得钢球在C位置的动能，需要求得经C位置时的速度v_c，则v_c=___   __。
（2）钢球经E位置时的速度表示为_______。（填序号）
A．v_E=4gT    B．v_E=    C．v_E=
（3）用B、E两点验证钢球的机械能是否相等，实际得到的关系式为_______mg（L₂+L₃+L₄）（填“>”、“<”或“=”），原因是_______________________________________________________________。

如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：

A．按照图示的装置安装器件；

B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；

C．用天平测量出重锤的质量；

D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；

E、测量打出的纸带上某些点之间的距离；
F、根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是 否等于增加的动能。
请指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填写在下面的空行内，并说明其原因。
__________________；__________________；__________________。
（2）在上述实验中，设质量m＝1kg的重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点，如下图所示，相邻计数点的时间间隔为0.02s，长度单位：cm，当地的重力加速度g＝9.80m/s²．那么：从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减小量为ΔE_P＝    J，物体动能的增加量ΔE_K＝     J。（均取两位有效数字）

（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，即使操作规范、数据测量及数据处理都很准确的前提下，该实验求得的ΔE_P也总是略大于ΔE_K，这是实验存在系统误差的必然结果，试分析该系统误差产生的主要原因是                            。

在“验证机械能守恒定律”的实验中，若重物质量为0.50 kg，选择好的纸带如图10所示，O、A之间有几个点未画出．已知相邻两点时间间隔为0.02 s，长度单位是 cm，g取9.8 m/s².则打点计时器打下点B时，重物的速度v_B＝________m/s；从起点O到打下点B的过程中，重物重力势能的减少量ΔE_p＝________J，动能的增加量ΔE_k＝________J．(结果保留三位有效数字)

在用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在频率为f=50Hz的交流电源上，从实验中打出的几条纸带中选出一条理想纸带，如图乙所示，O点为第一个点，A、B、C、D点时从合适位置选取的连续的四个点，各点距第一点O的距离分别为，，，。已知重锤的质量为m，从打下第一个点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量=____________，重锤动能的增加量=_____________（结果保留2位有效数字，）。

亚里士多德（前384—前322年），古希腊斯吉塔拉人，世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家之一。但由于历史的局限性，亚里士多德的有些认识是错误的。为了证明亚里士多德的一个结论是错误的，一位科学家设计了一个理想实验，下图是这个理想实验的示意图。甲图是将两个斜面对接，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面；图乙是减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上几乎要达到原来的高度；……。由此得到推论：图丙中，在没有摩擦等阻碍时，小球将永远运动下去。

设计这个理想实验的科学家是       ，这个理想实验说明亚里士多德的力是_______物体运动的原因的结论是错误的。

为了验证机械能守恒定律，某同学在墙壁上固定了竖直的标尺，让小钢球在标尺附近无初速释放，然后启动数码相机的连拍功能，连拍两张照片的时间间隔为T，得到了如右图所示的照片。测量出A、B、C、D、E相邻两点间的距离依次为L₁、L₂、L₃、L₄，当地重力加速度为g。

（1）为了获得钢球在C位置的动能，需要求得经C位置时的速度v_c，则v_c=___   __。
（2）钢球经E位置时的速度表示为_______。（填序号）
A．v_E=4gT    B．v_E=    C．v_E=
（3）用B、E两点验证钢球的机械能是否相等，实际得到的关系式为
_______mg（L₂+L₃+L₄）（填“>”、“<”或“=”），
原因是_______________________________________________________________。

像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，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．如图乙所示，气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。某实验小组利用如图乙所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．实验前要调整气垫导轨底座使之水平，用游标卡尺测得遮光条的宽度为d，实验时滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间


（1）某同学用游标卡尺测得遮光条（图丙）的宽度d =         cm
（2）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门所花时间为=1.2×10^-2s ，则滑块经过光电门时的瞬时速度为（用游标卡尺的测量结果计算）        m/s．
（3）在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、__________和         （用文字说明并用相应的字母表示）。
（4）本实验，通过比较          和             在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒。

某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律．
（1）某同学用20分度游标卡尺测量小球的直径，读数如图甲所示，小球直径为       cm．图乙所示弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为2.55ms、5.15ms，由此可知小球通过光电门A、B时的速度分别为v_A、v_B，其中v_A=         m/s．

（2）用刻度尺测出光电门A、B间的距离h，已知当地的重力加速度为g，只需比较      和      是否相等，就可以验证机械能是否守恒（用题目中涉及的物理量符号表示）．
（3）通过多次的实验发现，小球通过光电门A的时间越短，（2）中要验证的两数值差越大，试分析实验中产生误差的主要原因是                               ．

在“验证机械能守恒定律”的实验中，图（甲）是打点计时器打出的一条纸带，选取其中连续的计时点标为A、B、C……G、H、I，对BH段进行研究．

（1）已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_______．
（2）用刻度尺测量距离时如图（乙），读出A、C两点间距为_________ cm，B点对应的速度v_B＝_________m/s（保留三位有效数字）；
（3）若H点对应的速度为v_H，重物下落的高度为h_BH，当地重力加速度为g，为完成实验，只要比较gh_BH与_________________大小在误差范围内相等，即可认为机械能守恒（用字母表示）．

某同学利用图示装置来研究机械能守恒问题，
设计了如下实验。A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物，A、B间由轻弹簧相连，A、C间由轻绳相连。在物块B下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连。当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物C的速度。整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g。实验操作如下：

（1）开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零。现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C的速度为v。
（2）在实验中保持A，B质量不变，改变C的质量M，多次重复第（1）步。
①该实验中，M和m大小关系必需满足M _____ m(选填“小于”、“等于”或“大于”)
②为便于研究速度v与质量M的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应_________(选填“相
同”或“不同”)
③根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出________(选填“”、“”或“”)
图线。
④根据③问的图线知，图线在纵轴上截距为b，则弹簧的劲度系数为__________（用题给的已知量表
示）。

某同学用图所示装置来验证动量守恒定律，实验时先让a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下痕迹，重复10次；然后再把b球放在斜槽轨道末端的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．回答下列问题：

（1）在安装实验器材时斜槽的末端应     ．
（2）小球a、b质量m_a、m_b的大小关系应满足m_a     m_b，两球的半径应满足r_a     r_b（选填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）本实验中小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示，这时小球a、b两球碰后的平均落地点依次是图中水平面上的     点和     点．
（4）在本实验中结合图，验证动量守恒的验证式是下列选项中的     ．
A．m_a=m_a+m_b    B．m_a=m_a+m_b    C．m_a=m_a+m_b．

“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行．

(1)比较这两种方案，________(选填“甲”或“乙”)方案好些．
(2)如图是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图中所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T＝0.1 s．物体运动的加速度a＝________m/s²；该纸带是采用________(选填“甲”或“乙”)实验方案得到的。

(3)如图是采用甲方案时得到的一条纸带，在计算图中N点速度时，几位同学分别用下列不同的方法进行，其中最佳选项的是 (  )

A．vN＝gnT

B．vN＝

C．vN＝

D．vN＝g(n－1)T

（4）在（3）中若采用C选项的算法，可预判物体减小的重力势能______（选填“略大于”、“略小于”、“等于”）物体增加的动能。
（5）在（3）中若采用A选项的算法，可预判物体减小的重力势能______（选填“略大于”、“略小于”、“等于”）物体增加的动能。

（1）在“验证机械能守恒定律”实验中，下列器材中不必要的是          （只需填字母代号）
A ．重物        B．纸带        C．天平       D．刻度尺
（2）某同学在“验证机械能守恒定律”实验中得到了如图所示的一条纸带，图中点为打点计时器打下的第一点，可以看做重物运动的起点，从后面某点起取连续打下的三个点A、B、C．己知相邻两点间的时间间隔为0.02s，假设重物的质量为1.00kg，则从起点到打下点的过程中，重物动能的增加量        J，重力势能的减小量          J．（保留三位有效数字，重力加速度g取9.80m/s²）

“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如下图所示的（甲）或（乙）方案来进行。

⑴比较这两种方案，___________（填“甲”或“乙”）方案好些，理由是_____________    _。
⑵如图（丙）是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图所示，已知每两个计数点之间的时间间隔T=0.1s。物体运动的加速度a=___________m/s²(保留两位有效数字)；该纸带是采用__________（填“甲”或“乙”）实验方案得到的。
⑶图（丁）是采用（甲）方案时得到的一条纸带，在计算图中N点速度时，几位同学分别用下列不同的方法进行，其中正确的是：（    ）

A．	B．
C．	D．

某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。

（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt₁   Δt₂（选填“＞”、“=”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平。
（2）用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d =   mm。
（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连，钩码Q的质量为m。将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若Δt₁、Δt₂和d已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出   和  （写出物理量的名称及符号）。
（4）若上述物理量间满足关系式     ，则表明在上述过程中，滑块和砝码组成的系统机械能守恒。