20．使用如圖1所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．圖是按正確操作順序操作打出的一條紙帶，圖2中點(diǎn)O是打出的第一個(gè)點(diǎn)跡，A、B、C、D、E、F、G是依次打出的點(diǎn)，量出O、F間的距離為h=21.90cm，E、G間的距離s=8.20cm．已知電火花計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率是f=50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭取9.8m/s2，重物的質(zhì)量為m=1kg．從開始運(yùn)動(dòng)到打下F點(diǎn)的過程中，重物重力勢(shì)能的減少量△Ep=2.15J，動(dòng)能的增加量△Ek=2.10J．造成兩者不相等的主要原因是有空氣阻力或紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有阻力的作用．

分析 紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能．根據(jù)功能關(guān)系得重力勢(shì)能減小量等于重力做功的數(shù)值．
由于紙帶通過時(shí)受到較大的阻力和重錘受到的空氣阻力，重力勢(shì)能有相當(dāng)一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，所以重力勢(shì)能的減小量明顯大于動(dòng)能的增加量．

解答 解：重物由開始運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)時(shí)，重物的重力勢(shì)能的減少量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.219 J=2.15J．
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論
vF=$\frac{s}{2T}$=$\frac{0.082}{0.04}$=2.05m/s
EkB=$\frac{1}{2}$mvB2=2.10 J
這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使重物的重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量，原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間有摩擦阻力，或存在空氣阻力．
故答案為：2.15，2.10，有空氣阻力或紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有阻力的作用．

點(diǎn)評(píng) 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢(shì)能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題．
要注意單位的換算．
要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：解答題

10．質(zhì)量為m=4kg的小物塊靜止于水平地面上的A點(diǎn)，現(xiàn)用F=10N的水平恒力拉動(dòng)物塊．當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)撤去拉力，物塊繼續(xù)滑動(dòng)一段距離后停在C點(diǎn)．測(cè)得A、B兩點(diǎn)相距x1=16m，B、C兩點(diǎn)相距x2=4m，g取10m/s2，求：
（l）物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ：
（2）物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)間t．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：解答題

11．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)自測(cè)量水的電阻率時(shí)采用了如下步驟：

（1）在長(zhǎng)方體水槽中裝入一定量的水，并將寬度與水槽相同的兩金屬電極a、b緊貼著水槽前、后壁插入到槽底，測(cè)得水槽寬d=4.60cm、水深h=4.00cm，a、b板之間的距離L=7.35cm．為測(cè)定槽內(nèi)水的電阻，同學(xué)們拿出了如圖甲所示的四種電路方案（滑動(dòng)變阻器R0=20Ω），其中正確的是B．
（2）由于實(shí)驗(yàn)中發(fā)生電解水的現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)值不準(zhǔn)確，解集的辦法是分別在靠近金屬板a、b處插入探針e、f，并將電壓表接在e、f上（如圖乙所示）．采用這種方法測(cè)水的電阻仍有較大誤差，其測(cè)量值較真實(shí)值偏�。ㄟx填“偏大”或“偏小”）
（3）在老師的幫助下，實(shí)驗(yàn)小組采用了如圖丙所示的電路，滑動(dòng)變阻器R1=200Ω、R2=10Ω，R3是電阻箱，G是靈敏電流計(jì)，實(shí)驗(yàn)操作如下：將R0調(diào)到合適位置，R3調(diào)到最大，閉合兩個(gè)開關(guān)，反復(fù)調(diào)節(jié)R1的滑片位置，直至電流計(jì)示數(shù)為零時(shí)，電壓表的示數(shù)即為e、f兩點(diǎn)之間的電壓．
（4）改變R0的位置重復(fù)實(shí)驗(yàn)（3），測(cè)得電壓表和電流表對(duì)應(yīng)的示數(shù)如表所示，請(qǐng)?jiān)谌鐖D所給的坐標(biāo)紙上畫出槽張水的伏安特性曲線，并由水的伏安特性曲線求出槽中水的電阻R=4.0Ω，水的電阻率為ρ=0.11Ωm．
次數(shù) 電壓U（V）電流I（mA）
14.101.0
23.300.8
32.500.6
41.630.4
50.830.2

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

8．以下說(shuō)法中正確的是（　�。�
A．經(jīng)典力學(xué)理論是普遍適用的，大到天體、小到微觀粒子均適用
B．經(jīng)典力學(xué)理論是在一定的條件下成立的，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，經(jīng)典力學(xué)就不適用了
C．經(jīng)典力學(xué)雖然不能處理高速運(yùn)動(dòng)的問題，但對(duì)微觀粒子還是適用的
D．相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，否定了經(jīng)典力學(xué)的理論，使經(jīng)典力學(xué)失去了意義

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：填空題

15．如圖所示，為一跑道的示意圖，AB、CD為直線跑道，BEC、DFA為半徑為R的圓形跑道，某同學(xué)質(zhì)量為m，沿著這一跑道以大小為v的速度逆時(shí)針勻速跑動(dòng)．如果把這個(gè)同學(xué)看作是質(zhì)點(diǎn)，則他在經(jīng)過AB中點(diǎn)時(shí)所受力的合力為0，經(jīng)過BEC的中點(diǎn)E時(shí)所受力的合力為$m\frac{v^2}{R}$．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：多選題

5．伽利略用兩個(gè)對(duì)接的斜面，一個(gè)斜面固定，讓小球從斜面上滾下，又滾上另一個(gè)傾角可以改變的斜面，斜面傾角逐漸改變至零，如圖所示，伽利略設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是為了說(shuō)明（　�。�
A．維持物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)并不需要力
B．如果物體不受到力的作用，就不會(huì)運(yùn)動(dòng)
C．如果沒有摩擦，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒
D．如果沒有摩擦，小球?qū)⑦\(yùn)動(dòng)到與釋放時(shí)相同的高度

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：填空題

12．如圖所示為一皮帶傳動(dòng)裝置，右輪的半徑為r，a是它邊緣上的一點(diǎn)，左側(cè)是一輪軸，大輪的半徑為4r，小輪的半徑為2r，b點(diǎn)在小輪上，到小輪中心的距離為r，c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上，若在傳動(dòng)過程中，皮帶不打滑．則：a、c、d三點(diǎn)的向心加速度之比a1：a2：a3=2：1：2．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：解答題

9．如圖所示，abcd是一邊長(zhǎng)為l的勻質(zhì)正方形導(dǎo)線框，總電阻為R，今使線框以恒定速度v水平向右穿過方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)寬度為3l，求：
（1）線框在進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的過程中a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差的大�。�
（2）線框在進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，線框所受的安培力；
（3）線框在進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，通過線框橫截面的電荷量．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：填空題

6．一塊玻璃磚，折射率為n，一束光從MN界面入射，從NQ側(cè)面射出，如圖所示，為使光在NQ面發(fā)生全反射，入射角A的正弦sinA應(yīng)滿足條件sinA≤$\sqrt{{n}^{2}-1}$．

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