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题型：实验探究题题类：难易度：普通

河北省唐山市第二中学2024-2025学年高三上学期第一次月考物理试题

某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L₀ ，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为 $\text{[math]}$ ，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。

（1）、在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T（在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点）。从打出A点到打出F点时间内，钩码的动能增加量为，钩码的重力势能增加量为。

（2）、利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图3所示。由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是。

举一反三

如图1所示为用电火花打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．

某同学利用频闪照相法验证机械能守恒定律．该同学将一质量为m=0.2kg的小球竖直上抛，获得部分运动过程的频闪照片如图所示．已知图中所标数据为实际距离，频闪仪每隔0.05s闪光一次，当地重力加速度为10m/s² ．该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表：

时刻	t₂	t₃	t₄	t₅
速度（m/s）	5.59	5.08	4.58

用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6 V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，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律，已知重力加速度为g.

某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30 Hz和40 Hz，打出纸带的一部分如图（b）所示．

该同学在实验中没有记录交流电的频率 $\text{[math]}$ ，需要用实验数据和其他条件进行推算．

图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为带铁夹的铁架台，电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题：

某实验小组的同学利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，在铁架台上固定一角度测量仪，用一长度为L的细线拴接一小球，自然下垂时小球刚好位于光电门处。首先用游标卡尺测量了小球的直径d（d<<L），然后将小球拉离平衡位置一个角度α，使小球由静止释放，记录小球经过光电门时的挡光时间t，多次改变角度α，并记录每次所对应的挡光时间，已知重力加速度为g。

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