高中物理重力势能实验题

与打点计时器一样，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1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．现利用图2所示装置验证机械能守恒定律．图中AB是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30°，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出．让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10^﹣2s、2.00×10^﹣2s．已知滑块质量为2.00kg，滑块沿斜面方向的宽度为5.00cm，光电门1和2之间的距离为0.540m，g=9.80m/s²，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度．

①滑块通过光电门1时的速度v₁=      m/s，通过光电门2时的速度v₂=      m/s：
②滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为      J，重力势能的减少量为      J．（计算结果保留3位有效数字）．

某研究性学习小组用如图（a）所示装置验证机械能守恒定律。让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置，若不考虑空气阻力，小球的机械能应该守恒，即，但直接测量摆球到达B点的速度v比较困难，现利用平抛的特性来间接地测出v。

如图（a）中，悬点正下方一竖直立柱上 放置一个与摆球完全相同的小球（OB等于摆线长），当悬线摆至B处，摆球与小球发生完全弹性碰撞（速度互换），被碰小球由于惯性向前飞出作平抛运动。在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹。用重锤线确定出A、B点的投影点N、M。重复实验10次（小球每一次都从同一点由静止释放），球的落点痕迹如图（b）所示，图中米尺水平放置，零刻度线与M点对齐。用米尺量出AN的高度h₁、BM的高度h₂，算出A、B两点的竖直距离，再量出M、C之间的距离x，即可验证机械能守恒定律。（已知重力加速度为g，两球的质量均为m。）
（1）根据图（b）可以确定小球平抛时的水平射程为          m。
（2）用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v₀ =          。
（3）此实验中，小球从A到B过程重力势能的减少量ΔE_P =        ，动能的增加量E_K=  
若要验证此过程中摆球的机械能守恒，实验数据应满足一个怎样的关系          。（用题中的符号表示）

将一个物体以初动能E₀竖直向上抛出，设所受阻力大小恒定，落回地面时物体的动能为E₀/2。若将它以初动能4E₀竖直向上抛出，则它在上升到最高点的过程中，重力势能变化了     ；落回地面时的动能为       。

质量为10 kg的物体静止在地面上，现用120 N的竖直拉力提升物体，g取10 m/s².在物体上升10 m时，拉力做功_________J，物体动能增加_________J，重力势能增加_________J.

将重为50 N的物体沿着竖直方向向上匀速吊起10 m高，此过程中物体的重力势能变化了_________J，拉力对物体做功_________J.若物体以1 m/s²的加速度上升10 m高，此过程中物体的重力势能变化了_________J，拉力对物体做了_________J的功（g取10 m/s²）.

把一根长为l、质量为m的均匀木棒，从平卧在水平地面的位置缓缓竖直.此过程中棒的重力势能增加__________.

如图7-5-9所示，劲度系数为k₁的轻质弹簧两端分别与质量为m₁、m₂的物块1、2拴接，劲度系数为k₂的轻质弹簧上端与物块2拴接，下端压在桌面上(不拴接)，整个系统处于平衡状态.现施力将物块1缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面.在此过程中，物块2的重力势能增加了_______，物块1的重力势能增加了_______.

图7-5-9

质量为60 kg的人，爬上高出地面20 m的平台，他克服重力做功__________________J，他的重力势能增加__________________J.

如下图7-5-7所示，质量为m的物体以初速度v₀沿水平面向左运动，起始点A与轻弹簧O端的距离为s，物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相撞后，弹簧的最大压缩量为x.则弹簧被压缩到最短时，弹簧具有的弹性势能为_________________.

图7-5-7

如图所示为一上细下粗的容器,上部横截面积为S，下部横截面积为2S，内有密度为ρ的液体，容器的底部有高为h的气泡，当气泡上升，从细部升出液面时（液面仍在细部），重力所做的功为___________．

如图7-5-9所示，质量为m的物体以初速度v₀沿水平面向左运动，起始点A与一弹簧O端距离为s,物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x,则弹簧被压缩至最短时，弹簧具有的弹性势能为________.

图7-5-9

如图所示，劲度系数为k₁的轻质弹簧两端分别与质量为m₁、m₂的物块1、2拴接，劲度系数为k₂的轻质弹簧上端与物块2拴接，下端压在桌面上不拴接，整个系统处于竖直平衡状态．现施力将物块1缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面，在此过程中，物块2的重力势能增加了____________，物块1的重力势能增加了____________．

一根长为2 m、质量为20 kg的均匀细铁棒横卧在水平地面上，人若要把它完全竖立起来，人对铁棒所做的功不能少于_________.

如图所示，小球质量为m，大小不计，右边圆轨道半径为R，小球从h=3R处沿斜面滑下后，又沿圆轨道滑到最高点P处，在这一过程中，重力对小球所做的功为___________，小球重力势能减少了_____________．

如图所示，劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2拴接，劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2拴接，下端压在桌面上（不拴接），整个系统处于平衡状态，现施力将物块1缓慢地竖直上提直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面，在此过程中，物块2的重力势能增加了____________，物块1的重力势能增加了___________。