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    20．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实验前小组同学调整气垫导轨底座使之水平，并查得当地重力加速度g=9.78m/s2．
    ②如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=0.52cm； 实验时将滑块从图所示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t=1.2×10-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为0.43m/s．在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、滑块质量M和滑块移动的位移s（文字说明并用相应的字母表示）．
    ③本实验通过比较钩码的重力势能的减小量mgs和$\frac{1}{2}（M+m）{（\frac{d}{△t}）}^{2}$在实验误差允许的范围内是否相等（用以上物理量符号表示），从而验证系统的机械能守恒．

    分析 （2）考查游标卡尺和秒表的读数：先读主尺（只读整数），再加上游标尺（格数乘以分度分之一，格数找对齐的一个不估读），滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．
    （3）设遮光条前进了s，钩码的重力势能减少了：mgs，系统动能增加了：$\frac{1}{2}（M+m）{（\frac{d}{△t}）}^{2}$，所以我们可以通过比较mgs和$\frac{1}{2}（M+m）{（\frac{d}{△t}）}^{2}$的大小来验证机械能守恒定律．

    解答 解：（2）主尺：5mm，游标尺：对齐的是2，所以读数为：2×$\frac{1}{10}$=0.2mm，故遮光条宽度d=5.2mm=0.52 cm，
    v=$\frac{d}{△t}$=$\frac{0.52×10-2}{1.2×10-2}$m/s=0.43m/s
    （3）设遮光条前进了s，钩码的重力势能减少了：mgs，系统动能增加了：$\frac{1}{2}（M+m）{（\frac{d}{△t}）}^{2}$，所以我们可以通过比较mgs和$\frac{1}{2}（M+m）{（\frac{d}{△t}）}^{2}$的大小来验证机械能守恒定律．
    需要测量的物理量有：滑块移动的位移s
    故答案为：（2）5.2；0.433；滑块移动的位移s（3）$\frac{1}{2}（M+m）{（\frac{d}{△t}）}^{2}$

    点评 常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础．处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    10．杂技演员表演“水流星”，使装有水的碗在竖直平面内做半径为0.9m的圆周运动，若碗内盛有100g水，碗的质量为400g，当碗运动到最高点时，碗口向下．
    （1）要使水不流出来，碗通过最高点时的速度至少为3m/s，此时水的向心力为1N，绳子受到的拉力为0N；
    （2）若通过最高点时绳子拉力为4N，则此时“水流星”的角速度为$\sqrt{2}rad/s$；
    （3）若通过最低点的速度是6m/s，则此时，水的向心力为4N，水对碗底的压力5N，绳子受到的拉力为25N．（g取10m/s2）

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    11．小王同学用电压表和电流表测定某蓄电池的电动势和内阻，实验电路如图甲所示，电压表和电流表均可视为理想电表．

    （1）图乙是部分连接好的实物电路图，请你完成余下导线的连接（要求滑动触片P从左向右移动时滑动变阻器接入电路的阻值在不断增大）．
    （2）小王同学在实验时记录滑动触片P在不同位置的x值以及对应的电压表读数U和电流表读数I，并作出如图丙所示的U-x图象和I-x图象．则根据图象数据可求得：蓄电池的电动势为2.0V；内阻为2Ω；滑动变阻器的最大阻值为36Ω．
    （3）请在图丁中作出该蓄电池的U-I图象．

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    8．如图所示，在光滑水平地面置有一凹形滑板ABC，紧靠左侧障碍物P，质量为M=4m，AB为半径为R=0.45m的$\frac{1}{4}$光滑弧面，BC长度为L，滑块P1和P2的质量均为m，P1与BC面的动摩擦因数为μ=0.80，P2与BC之间的摩擦忽略；开始时P1以v0=4m/s的初速度从A点沿弧面滑下，P2静止在滑板最左端C点，P1和P2 碰撞后粘成一粘合体P，g=10m/s2．求：
    （1）P1滑到B点的速度大小．
    （2）若L足够长，求P1和P2碰撞后瞬间，粘合体P的速度大小．
    （3）讨论滑块P1和P2碰撞后粘成一粘合体P的速度大小与L的关系．

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    15．如图所示，小球A以初速v0沿光滑平台向右运动，竖直静止悬挂的小球B，恰好与平台右端接触．一水平放置、半径R=0.5m的薄壁圆桶绕轴OO′匀速转动，转动角速度ω=5πrad/s，桶壁上离左端s=0.2m处开有一长度d=0.8m的长孔，孔宽略大于小球A的直径．圆桶左端和平台右端平齐，顶端距平台h=0.8m．若A、B两球发生弹性正碰时（碰撞时间极短），长孔恰好运动到桶的正上方，碰后B上摆，A沿水平方向抛射向长孔．已知v0方向、悬线和圆桶的轴线在同一竖直面上，小球B的质量为m，A的质量是B的k倍，悬线长L=0.8m，视两球为质点，g=10m/s2，不考虑空气阻力．
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    （2）试通过计算，判断（1）情形中小球A是否会和圆桶碰撞；
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    A．月球的半径B．月球的第一宇宙速度
    C．仪器随月球自转的加速度D．飞船的质量

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    12．某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此验证小车的运动符合动能定理．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块、天平、刻度尺等，组装的实验装置如图1所示．
    （1）为使细线对小车的拉力可认为是小车受到的合力，除了要让细线与长木板平行，实验中还需进行的操作步骤是将木板一端垫起使得小车在不受绳拉力时能够匀速下滑；而实验中并没有测量力的装置，所以只能认为细线中的拉力大小等于钩码的重力，要这样认为的话，该实验必须保证的是小车质量远大于钩码质量．
    （2）如图2为某次实验打出纸带的一部分，若钩码的质量为m，小车的质量为M，打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g，则用纸带上标出的测量长度及上述物理量写出验证动能定理的表达式，应为mgx=$\frac{M（{x}_{2}^{2}-{x}_{1}^{2}）}{8{T}^{2}}$．

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    9．如图所示，可视为质点的总质量为m=60kg的滑板运动员（包括装备），从高为H=15m的斜面AB的顶端A点由静止开始沿斜面下滑，在B点进入光滑的四分之一圆弧BC，圆弧BC的半径为R=5m，运动员经C点沿竖直轨道冲出向上运动，经时间t=2s后又落回轨道．若运动员经C点后在空中运动时只受重力，轨道AB段粗糙、BC段光滑（g=10m/s2）．求：
    （1）运动员离开C点时的速度和上升的最大高度；
    （2）运动员（包括装备）运动到圆轨道最低点B时对轨道的压力；
    （3）从A点到B点，运动员（包括装备）损失的机械能．

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    10．某同学为了测定一长木板和铁块之间的动摩擦因数，将长木板放在水平桌面上，并且将长木板的一端用铁架台支起一定的高度，组成如图（1）所示装置（示意图），使铁块加速下滑．所提供的仪器有长木板、铁块、打点计时器（含纸带）、学生电源、米尺、铁架台及导线、开关等．图（2）是打点计时器打出的一条纸带，纸带上标注了几个计数点，若相邻两个计数点间的时间间隔均为T，计数点间距离分别为S1、S2、S3、S4，则：

    （1）将长木板的一端支起是为了使铁块加速下滑
    （2）由纸带求出铁块下滑的加速度的大小a=$\frac{（{s}_{4}+{s}_{3}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{4{T}^{2}}$
    （3）为了测定铁块与长木板间的动摩擦因数，该同学还测量了长木板右端被支起的高度h和长木板的长度L，设加速度a、重力加速度g，则动摩擦因数的计算式是μ=$\frac{gh-aL}{g\sqrt{{L}^{2}-{h}^{2}}}$（用字母h、L、a和g表示）．

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