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题型：实验探究题题类：难易度：普通

北京市清华大学附属中学2024-2025学年高三上学期10月质量检测物理试卷

图1为“验证机械能守恒定律”的实验装置。

（1）、实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点 $\text{[math]}$ ，测得它们到起始点 $\text{[math]}$ 的距离分别为 $\text{[math]}$ 。已知当地重力加速度为 $\text{[math]}$ ，打点计时器打点的周期为 $\text{[math]}$ 。设重物的质量为 $\text{[math]}$ 。从打 $\text{[math]}$ 点到打 $\text{[math]}$ 点的过程中，重物的重力势能变化量 $\text{[math]}$ ，动能变化量 $\text{[math]}$ 。

（2）、如图甲所示，利用光电计时器等器材做验证机械能守恒定律的实验。有一直径为 $\text{[math]}$ 、质量为 $\text{[math]}$ 的金属小球从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得 $\text{[math]}$ 间的高度差 $\text{[math]}$ ，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为 $\text{[math]}$ 。则

①多次改变H，重复上述实验，作出 $\text{[math]}$ 随 $\text{[math]}$ 的变化图像。如图乙所示，当图中已知量 $\text{[math]}$ 和重力加速度 $\text{[math]}$ 及球的直径 $\text{[math]}$ 满足表达式时，可判断小球下落过程中机械能守恒。

②实验中，因受空气阻力的影响，小球的动能增加量 $\text{[math]}$ 总是稍小于重力势能减少量 $\text{[math]}$ ，适当降低下落高度后 $\text{[math]}$ 将（选填“增加”“减少”或“不变”）。

举一反三

根据所学知识填空：

在“验证机械能守恒定律”的一次实验中，质量m（已知量）的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点（下图纸带上的所有点均为计时点，相邻计时点时间间隔为0.02s），那么：

用如图甲的器材做验证机械能守恒定律的实验，让质量为1. 00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。图乙为选取的一条符合实验要求的纸带，在纸带上选取三个连续的点A、B、C，其中O为重锤开始下落时记录的点，各点到O点的距离如图所示。已知当地的重力加速度g=9. 8m/s² ，实验使用的计时器每隔0. 02s打一个点。（计算结果保留3位有效数字）

在“验证机械能守恒定律”的实验中，有如下器材：

A ．电磁打点计时器、复写纸、纸带

B ．低压交流电源

C ．天平（附砝码）

D ．铁架台

E ．重锤

F ．秒表

G ．刻度尺

其中不必要的有{#blank#}1{#/blank#} （填器材前面的字母）。

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。

某小组利用下图所示的气垫导轨实验装置验证机械能守恒定律，主要实验步骤如下：

A．将桌面上的气垫导轨调至水平；

B．测出遮光条的宽度d

C．将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离l

D．由静止释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间 $\text{[math]}$

E.秤出托盘和砝码总质量m、滑块（含遮光条）的质量M

已知当地重力加速度为g，回答以下问题（用题中所给的字母表示）：

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