方法06利用不同的物體組成的系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的分析與處理方法（原卷版）

方法06利用不同的物體組成的系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒的分析與處理方法不同系統(tǒng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的分析（不考慮阻力）類型只有重力做功重力和彈力做功裝置圖已知條件重物質(zhì)量m，滑塊質(zhì)量M、P1、P2間的距離為l，遮光條寬度d，遮光時(shí)間△t兩重物質(zhì)量m1<m2鉤碼質(zhì)量m，彈簧原長(zhǎng)L0，彈簧釋放時(shí)長(zhǎng)度L選擇研究對(duì)象滑塊與重物組成的系統(tǒng)兩重物組成的系統(tǒng)彈簧和鉤碼組成的系統(tǒng)經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度為在紙帶上選取一點(diǎn)作為初始位置，若取點(diǎn)n作為末位置，則：末速度，高度差驗(yàn)證守恒（=12（m1+m12=mg機(jī)械能守恒與能量守恒定律的應(yīng)用特點(diǎn)能守律的應(yīng)用hh△Ep=△Ek，即有用彈簧的壓縮量：x滑塊通過(guò)0點(diǎn)的摩擦力大?。篺=ma，其中即小球的直徑：d小球的動(dòng)能：1．（2022·河北·統(tǒng)考高考真題）某實(shí)驗(yàn)小組利用鐵架臺(tái)、彈簧、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺等器材驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。彈簧的勁度系數(shù)為k，原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，鉤碼的質(zhì)量為m。已知彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間。（1）在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測(cè)得此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源。從靜止釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶。鉤碼加速上升階段的部分紙帶如圖2所示，紙帶上相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔均為T（在誤差允許范圍內(nèi)，認(rèn)為釋放鉤碼的同時(shí)打出A點(diǎn)）。從打出A點(diǎn)到打出F點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能減少量為，鉤碼的動(dòng)能增加量為，鉤碼的重力勢(shì)能增加量為。（2）利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到彈簧彈性勢(shì)能減少量、鉤碼的機(jī)械能增加量分別與鉤碼上升高度h的關(guān)系，如圖3所示。由圖3可知，隨著h增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，主要原因是。2．（2023上·重慶梁平·高三統(tǒng)考階段練習(xí)）“驗(yàn)證機(jī)械能守定律”的實(shí)驗(yàn)有許多實(shí)用方案，下面給出常見(jiàn)的種實(shí)驗(yàn)裝置圖。（1）圖甲中，釋放紙帶前，正確的操作方式是。A（2）圖乙中，將拉力傳感器固定在天花板上，不可伸長(zhǎng)細(xì)線一端連在拉力傳感器上的O點(diǎn)，另一端系住可視為質(zhì)點(diǎn)的鋼球。開(kāi)始鋼球靜止于最低位置，此時(shí)拉力傳感器示數(shù)為，重力加速度為g，將鋼球拉至細(xì)線與豎直方向成角處無(wú)初速釋放，拉力傳感器顯示拉力的最大值為F，將鋼球拉至細(xì)線與豎直方向不同角靜止釋放，記下拉力傳感器最大示數(shù)F，并作出圖像，如果鋼球的機(jī)械能守恒，下列圖像合理的是。（3）丙圖中，氣導(dǎo)軌上質(zhì)量為M的滑塊通過(guò)輕質(zhì)滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼相連，繩子的懸掛點(diǎn)與拉力傳感器相連，滑塊上遮光條寬度為d、滑塊靜止時(shí)遮光條中心到光電門中心的距離為L(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑塊由靜止釋放，測(cè)得遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間為，拉力傳感器的讀數(shù)為F，不計(jì)滑輪軸、滑輪與輕細(xì)繩之間的摩擦。則滿足關(guān)系式（用已知量符號(hào)表示）時(shí)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒。3．（2023·甘肅張掖·高臺(tái)縣第一中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）如圖（a），輕質(zhì)動(dòng)滑輪下方懸掛物塊A，輕質(zhì)定滑輪下方懸掛物塊B，懸掛動(dòng)滑輪的線豎直且不計(jì)重力。某同學(xué)利用和此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）用天平分別測(cè)出物塊A、B質(zhì)量m、M。（2）用毫米刻度尺測(cè)出釋放前物塊B距離地面的高度h。（3）打開(kāi)錄像功能，然后釋放物塊B，錄下物塊B下落過(guò)程，通過(guò)錄像測(cè)得物塊B的下落時(shí)間t；計(jì)算得到物塊B落地時(shí)速度v=。若物塊A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則應(yīng)滿足的表達(dá)式為。（用m、M、h、t、g表示）（4）改變釋放高度h重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出ht2圖像如圖（b）所示，計(jì)算得圖線斜率為k。若系統(tǒng)機(jī)械能守恒，應(yīng)滿足k=；請(qǐng)指出可能造成本實(shí)驗(yàn)誤差的原因（至少兩條）。4．（2023·安徽合肥·合肥一六八中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)進(jìn)行了如下操作：①用天平分別測(cè)出物塊A、B的質(zhì)量和（的質(zhì)量含遮光片）；②用20分度游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的擋光寬度d，示數(shù)如圖乙所示，游標(biāo)卡尺的示數(shù)為cm；③將重物A、B用輕繩按圖甲所示連接，跨放在輕質(zhì)定滑輪上，一個(gè)同學(xué)用手托住重物B，另一個(gè)同學(xué)測(cè)量出擋光片中心到光電門中心的豎直距離，之后釋放重物B使其由靜止開(kāi)始下落。測(cè)得遮光片經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間為，則重物B速度的大小為。（用題目給定的或測(cè)得的物理量符號(hào)表示）（2）要驗(yàn)證系統(tǒng)（重物A、B）的機(jī)械能守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為（用質(zhì)量、，重力加速度為g，遮光片經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間為，遮光片的寬度d和距離h表示）。（3）為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，請(qǐng)寫(xiě)出一條減少誤差的建議。5．（2023·重慶·校聯(lián)考三模）阿特伍德機(jī)是著名的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。如圖甲所示，繞過(guò)定滑輪的細(xì)線上懸掛質(zhì)量相等的重物A和重物B，在重物B下面再掛重物C時(shí)，由于速度變化不太快，便于驗(yàn)證規(guī)律或者測(cè)量物理量。（1）某次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，打出的紙帶如圖乙所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為50Hz，則重物A運(yùn)動(dòng)拖動(dòng)紙帶打出H點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度為m/s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；（2）某同學(xué)利用本裝置驗(yàn)證“牛頓第二定律”和“機(jī)械能守恒定律”，若重物C的質(zhì)量為m，重物A、B質(zhì)量均為M，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，若牛頓第二定律成立，則重物A的加速度的表達(dá)式為，某次實(shí)驗(yàn)中從紙帶上測(cè)量A由靜止上升H時(shí)對(duì)應(yīng)計(jì)時(shí)點(diǎn)的速度為v，則驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式是（用上述物理量表示）。6．（2023·廣東·模擬預(yù)測(cè)）如圖甲所示的裝置叫作阿特伍德機(jī)，是英國(guó)數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特伍德創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，用來(lái)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。某同學(xué)對(duì)該裝置加以改進(jìn)后用來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，如圖乙所示：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)進(jìn)行了如下操作：①將質(zhì)量均為M（A的含擋光片，B的含掛鉤）的重物用繩連接后，跨放在定滑輪上，處于靜止?fàn)顟B(tài)。測(cè)量出（選填“A的上表面”或“A的下表面”或“擋光片中心”）到光電門中心的豎直距離h。②在B的下端掛上質(zhì)量為m的物塊C，讓系統(tǒng)（重物A、B以及物塊C）中的物體由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，光電門記錄擋光片擋光的時(shí)間為Δt。③用螺旋測(cè)微器測(cè)量擋光片的寬度d，示數(shù)如圖丙所示，擋光片的寬度。計(jì)算有關(guān)物理量，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。（2）如果系統(tǒng)（重物A、B以及物塊C）的機(jī)械能守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為（已知重力加速度為g）。（3）引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的原因有（寫(xiě)一條即可）。7．（2023·陜西·統(tǒng)考一模）某實(shí)驗(yàn)小組利用鐵架臺(tái)、彈簧、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺等器材驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。彈簧的勁度系數(shù)為，原長(zhǎng)為，鉤碼的質(zhì)量為。已知彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為，其中為彈簧的勁度系數(shù)，為彈簧的形變量，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?。?）在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測(cè)得此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源。從靜止釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶。鉤碼加速上升階段的部分紙帶如圖所示，紙帶上相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔均為，（在誤差允許范圍內(nèi)，認(rèn)為釋放鉤碼的同時(shí)打出A點(diǎn)），且非常小。從打出A點(diǎn)到打出點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，鉤碼的機(jī)械能增加量為，彈簧的彈性勢(shì)能減少量為。（結(jié)果用題中給出的字母表示）（2）利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到彈簧彈性勢(shì)能減少量、鉤碼的機(jī)械能增加量分別與鉤碼上升高度的關(guān)系，如圖所示。由圖可知，隨著增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，主要原因是A．紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在摩擦力B．鉤碼和紙帶運(yùn)動(dòng)速度增大，空氣阻力變大C．彈簧形變量越來(lái)大，使得彈性勢(shì)能減少越來(lái)越快D．此過(guò)程物塊加速度變小，使得動(dòng)能增加越來(lái)越慢8．（2023·四川內(nèi)江·統(tǒng)考三模）如圖，是利用氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器和拉力傳感器來(lái)做“研究沿斜面下滑物體的機(jī)械能守恒”的實(shí)驗(yàn)裝置圖．在水平桌面上固定一帶有刻度尺的傾斜氣墊導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上的A點(diǎn)處有一帶遮光條的長(zhǎng)方形滑塊，用天平測(cè)得其總質(zhì)量為m。定滑輪與拉力傳感器之間的細(xì)繩是豎直的，定滑輪與滑塊之間的細(xì)繩平行于氣墊導(dǎo)軌。實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度，如圖寬度為；B．安裝好實(shí)驗(yàn)器材，給氣墊導(dǎo)軌接上氣源，然后，讀出拉力傳感器的示數(shù)F，同時(shí)，從氣墊導(dǎo)軌刻度尺上讀出遮光條中心與光電門之間的距離L；C．燒斷拉力傳感器與滑塊之間的細(xì)繩，讓滑塊滑向光電門并記錄遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間t；D．多次改變滑塊與光電門之間的距離，每次實(shí)驗(yàn)測(cè)量相應(yīng)的L與t值，填入相應(yīng)的表格中。則：（1）某同學(xué)根據(jù)測(cè)得的L與t的值，用描點(diǎn)法作出了如圖所示的圖像，不考慮空氣阻力，若該圖線的斜率為，即可驗(yàn)證“滑塊沿斜面下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒”。（2）實(shí)際上由于存在空氣阻力，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)繪出圖像的斜率比不計(jì)空氣阻力描繪出的圖像斜率（選填“偏大”、“相等”或“偏小”）。9．（2023下·吉林松原·高一前郭爾羅斯縣第五中學(xué)校考期中）一小組同學(xué)用如圖甲所示的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。繞過(guò)定滑輪的細(xì)線上懸掛質(zhì)量相等的鉤碼A和鉤碼B，在鉤碼A的下面固定穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，用手固定住鉤碼A，在鉤碼B下面再掛上一較小的鉤碼C，之后放開(kāi)鉤碼A，讓系統(tǒng)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，由于系統(tǒng)的速度增大得不是很快，便于測(cè)量物理量，因此能較好地驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。已知鉤碼A、B的質(zhì)量均為M，鉤碼C的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間。（1）該小組同學(xué)閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源開(kāi)關(guān)，由靜止釋放鉤碼A后，打出的紙帶如圖乙所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為50Hz，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打H點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小vH=m/s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（2）在打H點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)能表達(dá)式為（用M、m及vH表示）。（3）H點(diǎn)到起始點(diǎn)間的距離為s，則從釋放鉤碼A到打H點(diǎn)的過(guò)中，系統(tǒng)的重力勢(shì)能減小量的表達(dá)式為（用m、g及s表示）（4）該小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)打H點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的重力勢(shì)能減小量大于打該點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能，于是對(duì)紙帶上的多個(gè)點(diǎn)分析，用打各點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能Ek作為縱坐標(biāo)，用各點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離s作為橫坐標(biāo)，描繪出Eks圖像如圖丙所示，若圖像的斜率為k，則系統(tǒng)受到的阻力大小為（用m、g及k表示）；產(chǎn)生的阻力可能是（除空氣阻力外）（回答一點(diǎn)即可）。10．（2023·山東煙臺(tái)·統(tǒng)考二模）物理社團(tuán)的同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室提供的傳感器設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用以探究加速度與力的關(guān)系，以及驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。他們將附有刻度尺的氣墊導(dǎo)軌調(diào)整水平，在導(dǎo)軌左側(cè)處固定一光電門，將輕繩一端固定在點(diǎn)，另一端與滑塊相連，滑塊上安裝遮光條和加速度傳感器，并且可以增加砝碼以改變其質(zhì)量，在輕繩上通過(guò)不計(jì)質(zhì)量的動(dòng)滑輪懸掛一個(gè)重物。打開(kāi)氣泵，將滑塊從導(dǎo)軌右側(cè)處由靜止釋放，記錄加速度傳感器的數(shù)值、遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間以及和之間的距離。已知重物的質(zhì)量為m，遮光條的寬度為d，重力加速度為g，滑塊、遮光條、加速度傳感器以及砝碼的總質(zhì)量用M表示，遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間用t表示，加速度傳感器的示數(shù)用a表示，和之間的距離用L表示。（1）若某次實(shí)驗(yàn)中遮光條擋光時(shí)間為，則此時(shí)滑塊的速度為，重物的速度為；（2）該社團(tuán)同學(xué)首先保持L不變改變M進(jìn)行了若干次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出了如圖乙所示的一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，其縱軸為加速度a，經(jīng)測(cè)量其斜率恰為重力加速度g，則該圖線的橫軸為（用所給的字母表示）；（3）接下來(lái)他們欲驗(yàn)證該過(guò)程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒，使滑塊總質(zhì)量保持為不變，改變L進(jìn)行若干次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的圖線也是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，若圖線斜率為k，則需滿足（用所給的字母表示）。11．（2023·遼寧阜新·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）學(xué)校物理興趣小組用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證A、B兩物塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。物塊A從高處由靜止下落，物塊B上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶，0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)（圖中未畫(huà)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已標(biāo)出。物塊A的質(zhì)量為，物塊B的質(zhì)量為，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源的頻率為，結(jié)果均保留三位有效數(shù)字。（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)，物塊A的速度大小為。（2）若取重力加速度大小，則在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到打計(jì)數(shù)點(diǎn)5的過(guò)程中，兩物塊組成的系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為J，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為J，由此得出的結(jié)論是：。（3）測(cè)出某個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)數(shù)點(diǎn)0的距離h以及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打該計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)物塊A的速度大小，選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，得到多組數(shù)據(jù)。若作出的圖像如圖丙所示，則當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度大小為。12．（2022·湖北黃岡·黃岡中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）某物理興趣小組利用如圖甲實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證、組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。從一定高度由靜止開(kāi)始下落，上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。如圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：O是打下的第一個(gè)點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz。A、B、C為紙帶上標(biāo)注的三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）。各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離已在圖中標(biāo)出。已知、（重力加速度g取，計(jì)算結(jié)果均保留一位小數(shù)）（1）關(guān)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是；A．重物最好選擇密度較大的物塊B．重物的質(zhì)量可以不測(cè)量C．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先釋放紙帶，后接通電源D．可以利用公式來(lái)求解瞬時(shí)速度（2）在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)的速度v＝m/s；（3）在打計(jì)數(shù)點(diǎn)O至B過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增加量J，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量J，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示略大于，那么造成這一現(xiàn)象的主要原因是。（4）某同學(xué)根據(jù)選取的紙帶的打點(diǎn)情況做進(jìn)一步分析，做出獲得的速度v的平方隨下落的高度h的變化圖像如圖丙所示，據(jù)此可計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝。13．（2022·遼寧沈陽(yáng)·沈陽(yáng)二中校聯(lián)考三模）實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器和拉力傳感器做“研究沿斜面下滑物體的機(jī)械能守恒”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，水平桌面上固定一帶有刻度尺的傾斜氣墊導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶遮光條的長(zhǎng)方形滑塊，用天平測(cè)得其總質(zhì)量為m。定滑輪與拉力傳感器之間的細(xì)繩是豎直的，定滑輪與滑塊之間的細(xì)繩平行于氣墊導(dǎo)軌。實(shí)驗(yàn)步驟如下：①用圖乙所示的游標(biāo)卡尺測(cè)出測(cè)光條的寬度cm；②安裝好實(shí)驗(yàn)器材，給氣墊導(dǎo)軌接上氣源，然后讀出拉力傳感器的示數(shù)F，同時(shí)從氣墊導(dǎo)軌刻度尺上讀出遮光條中心與光電門之間的距離L；③燒斷拉力傳感器與滑塊之間的細(xì)繩，讓滑塊滑向光電門并記錄遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間t；④多次改變滑塊與光電門之間的距離，每次實(shí)驗(yàn)測(cè)量相應(yīng)的L與t值，填入相應(yīng)的表格中。試分析下列問(wèn)題：（1）小組同學(xué)根據(jù)測(cè)得的L與t的值，用描點(diǎn)法作出如圖丙所示的圖像，如果不考慮空氣阻力，若該圖線的斜率，即可驗(yàn)證滑塊沿下面下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒；（2）考慮到實(shí)際存在的空氣阻力，設(shè)小球在下落過(guò)程中平均阻力大小為f，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)繪出圖像的斜率為k，則（填“大于”、“等于”或“小于”）。14．（2022·湖南·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）用如圖甲所示裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)，質(zhì)量均為m的鉤碼A、B通過(guò)定滑輪用細(xì)線連接，鉤碼B上放一個(gè)質(zhì)量也為m的槽碼C，從一定高度由靜止釋放后，鉤碼B通過(guò)帶孔擱板F而槽碼C留在擱板上，之后鉤碼B勻速下降并通過(guò)光電門E。（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)得鉤碼厚度d如圖乙所示，則鉤碼厚度d=mm；（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)得槽碼C到擱板的高度為h，鉤碼通過(guò)光電門的時(shí)間為t，查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，若在誤差允許范圍內(nèi)滿足表達(dá)式（用本題中涉及的符號(hào)表示），則驗(yàn)證了該系統(tǒng)在到達(dá)擱板前的過(guò)程機(jī)械能守恒；（3）利用本裝置還可以測(cè)槽碼的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)如下：鉤碼的質(zhì)量m已知，取另一未知質(zhì)量的槽碼D，操作方法同上；多次改變槽碼D到擱板的高度，記錄多組對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)h與t；并作出圖像，如圖丙所示，求得圖線的斜率為k，則槽碼D的質(zhì)量表達(dá)式為（用m、g、d、k表示）。15．（2022·江蘇鹽城·統(tǒng)考三模）阿特伍德機(jī)是著名的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。繞過(guò)定滑輪的細(xì)線上懸掛質(zhì)量相等的重錘A和B，在B下面再掛重物C時(shí)，由于速度變化不太快，測(cè)量運(yùn)動(dòng)學(xué)物理量更加方便。（1）如圖所示，在重錘A下方固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用紙帶連接A，測(cè)量A的運(yùn)動(dòng)情況。下列操作過(guò)程正確的是；A．固定打點(diǎn)計(jì)器時(shí)應(yīng)將定位軸置于系重錘A的細(xì)線的正下方B．開(kāi)始時(shí)紙帶應(yīng)豎直下垂并與系重錘A的細(xì)線在同一豎直線上C．應(yīng)先松開(kāi)重錘讓A向上運(yùn)動(dòng)，然后再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源打點(diǎn)D．打點(diǎn)結(jié)束后先將紙帶取下，再關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源（2）某次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，打出的紙帶如圖所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為，則重錘A運(yùn)動(dòng)拖動(dòng)紙帶打出H點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度為；（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）（3）如果本實(shí)驗(yàn)室電源頻率不足50Hz，則瞬時(shí)速度的測(cè)量值（填“增大”或“減小”）；（4）已知重錘A和B的質(zhì)量均為M，某小組在重錘壁下面掛質(zhì)量為m的重物C由靜止釋放驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能守恒，某次實(shí)驗(yàn)中從紙帶上測(cè)量A由靜止上升h高度時(shí)對(duì)應(yīng)計(jì)時(shí)點(diǎn)的速度為v，則驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式是；（5）為了測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋硪恍〗M改變重物C的質(zhì)量m，測(cè)得多組m和測(cè)量對(duì)應(yīng)的加速度a，在坐標(biāo)上作圖如圖所示，圖線與縱軸截距為b，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹椤?6．（2022·安徽合肥·統(tǒng)考二模）某實(shí)驗(yàn)小組利用下圖裝置驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒?？邕^(guò)定滑輪的輕繩一端系著物塊A，另一端穿過(guò)中心帶有小孔的金屬圓片C與物塊B相連，A和B質(zhì)量相等。鐵架臺(tái)上固定一圓環(huán)，圓環(huán)處在B的正下方。將B和C由距圓環(huán)高為處?kù)o止釋放，當(dāng)B穿過(guò)圓環(huán)時(shí)，C被擱置在圓環(huán)上。在鐵架臺(tái)P1、P2處分別固定兩個(gè)光電門，物塊B從P1運(yùn)動(dòng)到P2所用的時(shí)間t由數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)出，圓環(huán)距P1的高度，P1，P2之間的高度，重力加速度g取9.8m/s2。（1）B穿過(guò)圓環(huán)后可以視為做直線運(yùn)動(dòng)；（2）為了驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，該系統(tǒng)應(yīng)選擇（選填“A和B”或“A、B和C”）；（3）測(cè)得B通過(guò)P1P2的時(shí)間，A、B的質(zhì)量均為0.3kg，C的質(zhì)量為0.2kg，則該實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)重力勢(shì)能減少量為，系統(tǒng)動(dòng)能增加量為，系統(tǒng)重力勢(shì)能減少量與系統(tǒng)動(dòng)能增加量有差別的原因是（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）17．（2021·江西·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)用如圖甲所示的裝置做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)．A、B、C三個(gè)物塊用繞過(guò)定滑輪的細(xì)線連接，物塊A上裝有遮光片，物塊A和遮光片的總質(zhì)量與物塊B的質(zhì)量均為，物塊C的質(zhì)量為，用手固定物塊A，此時(shí)物塊A、C離地面的高度都為h，遮光片到光電門的高度為L(zhǎng)，間的距離也為L(zhǎng)，L大于h，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，物塊C觸地后不反彈。（1）實(shí)驗(yàn)前，先用游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光片的寬度，示數(shù)如圖乙所示則遮光片的寬度。（2）由靜止釋放物塊A，當(dāng)物塊A通過(guò)光電門時(shí)，遮光片遮光時(shí)間為t，則物塊A通過(guò)光電門時(shí)的速度為（用測(cè)得的和已知的物理量符號(hào)表示）；當(dāng)表達(dá)式（用測(cè)得的和已知的物理量符號(hào)表示）成立，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證。（3）實(shí)驗(yàn)中由于空氣阻力的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在著（填“系統(tǒng)”或“偶然”）誤差。18．（2021·廣東惠州·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）用如圖甲實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。m2從高處由靜止開(kāi)始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒。圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）。計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示，已知電源頻率為50Hz，m1=50g、m2=150g，g取9.8m/s2，則（1）在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v=m/s；（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（2）在打點(diǎn)0~5過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的增加量J，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量J.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可得出在誤差允許的范圍內(nèi)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒；（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）若某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖象如圖丙所示，v為m2下落高度為h時(shí)的速度，則根據(jù)圖像可求出當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度g=m/s2。（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）19．（2021·河南洛陽(yáng)·新安縣第一高級(jí)中學(xué)校考模擬預(yù)測(cè)）用圖示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，開(kāi)始時(shí)用手托住A物體使系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài)，t=0時(shí)刻釋放物體A，帶著物體B一塊運(yùn)動(dòng)，B物體通過(guò)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接，通過(guò)分析紙帶數(shù)據(jù)（如圖乙所示），即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），已知：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器頻率為50Hz，0是打下的第一個(gè)點(diǎn)mA=180g、mB=120g，則：（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（重力加速度g=10m/s2）驗(yàn)證過(guò)程如