實(shí)驗(yàn)七驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m＝1kg的重物自由下落，在紙帶上打出了一系列的點(diǎn)，如圖1所示，相鄰記數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s2。求：圖1(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，重物的速度vB＝________(保留2位有效數(shù)字)。(2)從起點(diǎn)O到打下記數(shù)點(diǎn)B的過程中，重物重力勢能減少量ΔEp＝________，動(dòng)能的增加量ΔEk＝________(保留2位有效數(shù)字)。(3)即使在實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理很準(zhǔn)確的前提下，該實(shí)驗(yàn)求得的ΔEp也一定略大于ΔEk，這是實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果。試分析該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因________。A.重物下落的實(shí)際距離大于測量值B.重物質(zhì)量選用得大了，造成的誤差C.重物在下落的過程中，由于摩擦生熱造成的誤差D.先釋放紙帶后接通計(jì)時(shí)器造成的誤差2.某同學(xué)用如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，進(jìn)行如下操作。圖2(1)①用天平測定小鋼球的質(zhì)量為m＝10.0g；②用游標(biāo)卡尺測出小鋼球的直徑為d＝10.0mm；③用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為h＝82.90cm；④電磁鐵先通電，讓小鋼球吸在下端；⑤電磁鐵斷電，小鋼球自由下落；⑥在小鋼球經(jīng)過光電門的時(shí)間內(nèi)，計(jì)時(shí)裝置記下小鋼球經(jīng)過光電門所用時(shí)間為t＝2.50×10－3s，由此可計(jì)算出小鋼球經(jīng)過光電門時(shí)的速度為______m/s；⑦計(jì)算此過程中小鋼球重力勢能的減少量為________J，小鋼球動(dòng)能的增加量為________J(取g＝9.8m/s2，結(jié)果保留3位有效數(shù)字)，在誤差允許的范圍內(nèi)若這兩者相等，則小鋼球下落過程中機(jī)械能守恒。(2)另一同學(xué)用上述實(shí)驗(yàn)裝置，通過改變光電門的位置，用h表示小鋼球到光電門時(shí)的下落距離，用v表示小鋼球通過光電門的速度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖3所示的v2－h(huán)圖像，則當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度為g＝______m/s2。圖33.(2024·廣東廣州高三月考)某同學(xué)用圖4甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究線速度與角速度的關(guān)系并驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。先將兩個(gè)完全相同的鋼球P、Q固定在長為3L的輕質(zhì)空心紙桿兩端，然后在桿長eq\f(1,3)處安裝一個(gè)阻力非常小的固定轉(zhuǎn)軸O。最后在兩個(gè)鋼球的球心處分別固定一個(gè)相同的擋光片，如圖乙所示，保證擋光片所在平面和桿垂直。已知重力加速度為g。圖4實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)該同學(xué)將桿抬至水平位置后由靜止釋放，當(dāng)P轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，固定在鋼球P、Q球心處的擋光片剛好同時(shí)通過光電門1、光電門2(兩個(gè)光電門規(guī)格相同，均安裝在過O點(diǎn)的豎直軸上)。(2)若擋光片通過光電門1、光電門2的時(shí)間為tP和tQ，根據(jù)該同學(xué)的設(shè)計(jì)，tP∶tQ應(yīng)為________。(3)若要驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”，該同學(xué)________(選填“需要”或“不需要”)測量鋼球的質(zhì)量m。(4)用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度，示數(shù)如圖5所示，則擋光片寬度d＝________mm。圖5(5)在誤差允許范圍內(nèi)，關(guān)系式________________成立，則可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(關(guān)系式用g、L、d、tP、tQ表示)。(6)通過多次測量和計(jì)算，發(fā)現(xiàn)第(2)問的關(guān)系式均存在誤差，其中一組典型數(shù)據(jù)為tQ＝6.27ms，tP＝3.26ms，造成誤差的主要原因可能是________。A.空氣阻力對鋼球的影響B(tài).轉(zhuǎn)軸處阻力的影響C.鋼球半徑對線速度計(jì)算的影響D.紙桿質(zhì)量的影響4.某同學(xué)用如圖6甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律?；瑝K和遮光條的總質(zhì)量為M，槽碼共有6個(gè)，每個(gè)槽碼的質(zhì)量均為m。圖6(1)先用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d＝________mm。(2)實(shí)驗(yàn)開始前要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，不掛槽碼和細(xì)線，接通氣源，輕推滑塊使其從軌道右端向左端運(yùn)動(dòng)，如果發(fā)現(xiàn)遮光條通過光電門2的時(shí)間小于通過光電門1的時(shí)間，則可調(diào)節(jié)旋鈕P使軌道左端________(選填“升高”或“降低”)一些，直到再次輕推滑塊使其從軌道右端向左端運(yùn)動(dòng)，遮光條通過光電門2的時(shí)間等于通過光電門1的時(shí)間。(3)取走光電門1，細(xì)線上懸掛6個(gè)槽碼，讓滑塊從氣墊導(dǎo)軌上A點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)由靜止釋放，記錄滑塊通過光電門2時(shí)，遮光條擋光時(shí)間t，測出A點(diǎn)到光電門2的距離為s，若式子________________(用給出的物理量符號表示)成立，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證。5.某同學(xué)通過查閱資料得知：彈簧彈性勢能表達(dá)式為Ep＝eq\f(1,2)k(Δx)2，k為彈簧的勁度系數(shù)，Δx為彈簧的形變量。為驗(yàn)證該表達(dá)式，該同學(xué)用一勁度系數(shù)為k0的輕彈簧，利用如圖7所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖7主要操作步驟如下：(1)用游標(biāo)卡尺測出擋光片的寬度d，用天平測出物塊a、b(含擋光片)的質(zhì)量均為m。(2)將彈簧左端固定在氣墊導(dǎo)軌的左側(cè)，右端與a拴接，把氣墊導(dǎo)軌調(diào)整至水平，并使氣泵正常工作，彈簧處于自然狀態(tài)時(shí)將a右側(cè)所處的位置記為O點(diǎn)。(3)在O點(diǎn)右側(cè)某處固定一光電門，用b將a向左推，使a右側(cè)對齊P點(diǎn)(未超出彈簧彈性限度)，測出PO之間的距離為x，由靜止釋放a和b，記下?lián)豕馄ㄟ^光電門的擋光時(shí)間t，則a從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)過程中，a和b(含擋光片)組成的系統(tǒng)增加的動(dòng)能為ΔEk＝____________(用d、t、m表示)，彈簧減少的彈性勢能為ΔEp＝________(用k0、x表示)，若在誤差范圍內(nèi)，滿足ΔEk＝ΔEp，則驗(yàn)證了該表達(dá)式。(4)當(dāng)a物塊將彈簧再次壓縮到最短時(shí)，a的右側(cè)與O點(diǎn)距離為L，則________。A.L＝eq\f(1,2)xB.L＝eq\f(\r(2),2)xC.L＝x6.(2022·湖北卷，12)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用拉力傳感器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)。一根輕繩一端連接固定的拉力傳感器，另一端連接小鋼球，如圖8甲所示。拉起小鋼球至某一位置由靜止釋放，使小鋼球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，記錄鋼球擺動(dòng)過程中拉力傳感器示數(shù)的最大值Tmax和最小值Tmin。改變小鋼球的初始釋放位置，重復(fù)上述過程。根據(jù)測量數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中繪制的Tmax－Tmin圖像是一條直線，如圖乙所示。圖8(1)若小鋼球擺動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，則圖乙中直線斜率的理論值為_____