19.為驗(yàn)證在自由落體過(guò)程中物體的機(jī)械能是守恒的,某同學(xué)利用DIS設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,圖中A為電磁鐵,B為光電門.有一直徑為d、質(zhì)量為m的金屬小球通過(guò)電磁鐵從A處由靜止釋放,下落過(guò)程中能通過(guò)A處正下方、固定于B處的光電門,測(cè)得A、B間的距離為H,光電計(jì)時(shí)器記錄下小球通過(guò)光電門的時(shí)間為t,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,且小球直徑d遠(yuǎn)小于A、B間的距離H.則:

(1)小球經(jīng)過(guò)光電門B時(shí)的速度vB表達(dá)式為$\frac5qe99u4{t}$;
(2)多次改變高度H,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),作出$\frac{1}{{t}^{2}}$-H的變化圖象如圖乙所示,當(dāng)圖線斜率k=$\frac{2g}{gon4vif^{2}}$時(shí)(用已知量g、d表示),可判斷小球下落過(guò)程中機(jī)械能守恒;
(3)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)動(dòng)能增加量△Ek總是稍小于重力勢(shì)能減少量△EP,增加下落高度后,△EP-△Ek將增加(選填“增加”、“減小”、“不變”).

分析 由題意可知,本實(shí)驗(yàn)采用光電門利用平均速度法求解落地時(shí)的速度;則根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知,當(dāng)減小的機(jī)械能應(yīng)等于增大的動(dòng)能;由原理即可明確注意事項(xiàng)及數(shù)據(jù)的處理等內(nèi)容.

解答 解:(1)已知經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的時(shí)間小球的直徑;則可以由平均速度表示經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度;
故v=$\fracouy0r95{t}$;
(2)若減小的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能時(shí),可以認(rèn)為機(jī)械能守恒;
則有:mgH=$\frac{1}{2}$mv2
即:2gH=($\frachhftcvj{t}$)2
解得:$\frac{1}{{t}^{2}}$=$\frac{2g}{vgu5g99^{2}}H$
結(jié)合圖象,則有:k=$\frac{2g}{0fdbf5l^{2}}$;
(3)由于該過(guò)程中有阻力做功,而高度越高,阻力做功越多;故增加下落高度后,則△Ep-△Ek將增加;
故答案為:(1)$\fracozymljh{t}$;(2)$\frac{2g}{jpoxadx^{2}}$;(3)增加.

點(diǎn)評(píng) 本題為創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn),要注意通過(guò)分析題意明確實(shí)驗(yàn)的基本原理才能正確求解.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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9.一個(gè)物體受兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2作用,其合理大小為F,如果F1=2N,F(xiàn)2=5N,則合力F的大小為( 。
A.2NB.5NC.7ND.8N

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10.如圖所示是一雜技自行車運(yùn)動(dòng)員,想飛躍一高度h為0.8m,寬度d為4m的壕溝(g=10m/s2):
(1)從A點(diǎn)飛出做什么運(yùn)動(dòng)?
(2)求運(yùn)動(dòng)員在空中飛行的時(shí)間;
(3)至少要多大的初速度才能安全飛躍.

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7.甲乙兩車在平直的公路上同向行駛,以運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较,甲車的加速度?2m/s2,乙車為-3m/s2,則( 。
A.甲的加速度比乙的加速度小B.甲、乙加速度的方向不同
C.甲車在做加速運(yùn)動(dòng)D.乙車在做加速運(yùn)動(dòng)

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14.一根輕繩跨過(guò)定滑輪懸掛m1,m2兩個(gè)物體,滑輪質(zhì)量以及所有摩擦力不計(jì),m2>m1(如圖)初始狀態(tài)兩個(gè)都靜止,在兩物塊運(yùn)動(dòng)中,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.m2減少的重力勢(shì)能等于m1增加的重力勢(shì)能
B.m2減少的重力勢(shì)能等于m1增加的機(jī)械能
C.m2減少的重力勢(shì)能等于m1增加的動(dòng)能
D.以上說(shuō)法都不對(duì)

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4.如圖所示,在水平地面上固定一兩底角為θ的等腰斜面體,質(zhì)量分別為m1、m2的兩物體通過(guò)一輕繩跨過(guò)斜面體頂端的定滑輪連接在一起處于靜止?fàn)顟B(tài),輕繩與斜面平行,不計(jì)質(zhì)量為m2的物體與斜面體間的摩擦,重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.m1與m2一定相等
B.輕繩彈力的大小為m1gsinθ
C.斜面體對(duì)m1的摩擦力方向一定沿斜面向下
D.斜面體對(duì)m1的摩擦力可能為零

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11.中巴地球資源衛(wèi)星04星順利進(jìn)入預(yù)定軌道后,將開(kāi)始環(huán)繞地球運(yùn)行(近似簡(jiǎn)化為勻速圓周運(yùn)動(dòng)),則在衛(wèi)星運(yùn)行過(guò)程中,下列物理量中保持不變的是( 。
A.向心力B.向心加速度C.線速度D.角速度

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8.如圖,一個(gè)空心圓管繞折成半徑為R的$\frac{3}{4}$圓,AO沿豎直方向,BO沿水平方向,今有一個(gè)質(zhì)量為m大小略小于管內(nèi)徑的光滑小球從A處飛出,剛好落入B處管口.求;
(1)小球在A處的速度大小為多少?
(2)小球離開(kāi)A前瞬間對(duì)管壁的彈力大小和方向?

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15.關(guān)于點(diǎn)電荷下列哪些說(shuō)法正確( 。
A.電子和質(zhì)子在任何情況下都可視為點(diǎn)電荷
B.均勻帶電的絕緣球體在計(jì)算庫(kù)侖力時(shí)可視為點(diǎn)電荷
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