高中物理链式反应及其发生条件实验题

在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz.查得当地的重力加速度g="9.80" m/s²，所用的重物的质量为m(kg).实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图7-8-3，把第一个点记作O，另外连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm、70.18cm、77.76 cm、85.73cm，根据以上数据，可知重物由打O点运动到打C点，重力势能减少量等于_________J，动能的增加量等于_________J.(取三位有效数字)

图7-8-3

“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法．
 (1)用公式mgh=mv²时，对纸带上起点的要求是____________，为此目的，所选择的纸带一、二两点间距应接近_______________．
 (2)若实验中所用的重锤质量m＝1kg，打点纸带如图所示，打点时间间隔为0．02s，则记录B点时，重锤的速度v_B=__________，重锤动能E_kB=___________．从开始下落起至B点，重锤的重力势能减少量是____________，因此可得出的结论是___________．

如图7-7-9所示，轻弹簧k一端与墙相连，质量为4 kg的木块沿光滑的水平面以5 m/s的速度运动并压缩弹簧k，求弹簧在被压缩过程中最大的弹性势能及木块的速度减为3 m/s时弹簧的弹性势能.

图7-7-9

一根弹簧的左端固定在墙上，如图7-7-8所示.一个质量为m、速度为v₀的物体在光滑水平地面上向左滑行，压缩弹簧，这时m的动能将___________，弹簧的弹性势能将___________，物体m与弹簧组成的系统的机械能将___________，弹簧的最大压缩弹性势能是___________.

图7-7-8

如图7-7-2所示，一个质量为m的物体自高h处自由下落，落在一个劲度系数为k的轻质弹簧上.求：当物体速度达到最大值v时，弹簧对物体做的功为多少？

图7-7-2

如图所示，在光滑水平面上有一质量为M的小车，小车与绳子的一端相连，绳子的另一端通过不计摩擦的滑轮吊一个质量为m的砝码，砝码离地高h．若把小车从静止开始释放，则当砝码着地时小车的速度为__________，在此过程中，绳子拉力对小车所做的功为____________(此过程中M没有碰到滑轮)．

如图所示，小球从光滑斜面上无初速度滚下，然后进入光滑圆轨道的内侧，在轨道中做圆周运动．已知圆轨道的半径为r，要使小球能在圆轨道内做完整的圆周运动，小球应至少在多高的地方释放?

质量为m、摆长为L的摆球从摆角为53°处无初速地摆下，不计空气阻力，设摆球在最低点处的重力势能为零，那么当摆球的摆角θ=________时，摆球的动能和重力势能相等.(sin53°=0.8)

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                            。

用如图5－8甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。


实验小组A不慎将一条选择好的纸带的前面一部分损坏了，剩下的一部分纸带上各点间的距离如图5－9所示的数值，已知打点计时器的周期为T=0.02S,重力加速度g=10m/s²;重锤的质量为m=1kg,已知S₁=0.98cm,S₂=1.42cm,S₃="1.78cm," S₄=2.18cm,重锤从B点到C点重力势能变化量是                    J，动能变化量是          J.  (结果保留三位有效数字) 

若实验小组B在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用，因此想到可以通过该实验装置测阻力的大小. 根据已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，电源的频率为f,用这些物理量求出了重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F＝___________（用字母g、m、f、 S_1、 S₂、S₃、S₄表示）.

某实验小组利用如图甲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．

（1）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？
                                                                   ．
（2）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=      cm；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的时间Δt=1.2×10^-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为      m/s．在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、       和      （文字说明并用相应的字母表示）．

（3）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．