- 机械能守恒定律
- 共29368题
某同学用如右图所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50 Hz。在所选纸带上取某点为0号计数点,然后每3个点取一个计数点,所有测量数据及其标记符号如下图所示
(1)本实验中,电磁式打点计时器所使用的电源是_____________(填“甲”或“乙”)
甲——电压合适的50Hz的交流电源;
乙——电压可调的直流电源;
(2)设相邻两个计数点的时间间隔为T,则计算重力加速度的表达式为______________________;重力加速度的计算结果是g=_____________________m/s2(结果保留3位有效数字)
正确答案
(1)甲 (2) ,
:(1)打点计时器应采用交流电源,甲正确;
(2)根据公式及
得:重力加速度的表达式为
;
代入数据有:。
如图所示,是用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验,在滑块上安装一遮光板,把滑块放在水平气垫导轨上并静止在A处,并通过定滑轮的细绳与钩码相连,光电计时器安装在B处,测得滑块(含遮光板)质量为M、钩码总质量为m、遮光板宽度为d、当地的重力加速度为g,将滑块在图示A位置释放后,光电计时器记录下遮光板通过光电门的时间为△t;
①实验中是否要求钩码总质量m远小于滑块质量M (填:是、否)。
②实验中还需要测量的物理量是 (用文字及相应的符号表示)。
③本实验中验证机械能守恒的表达式为:
(用以上对应物理量的符号表示)。
④如果实验结果系统动能增加量大于重力势能减少量,请指出实验的调节可能出的问题
。
正确答案
①否 ②两光电门中心之间的距离L ③ ④气垫导轨不水平
试题分析:①本实验中不需要让钩码的重力等于绳子的拉力,故不要求钩码总质量m远小于滑块质量M;②为了求出运动过程中钩码减小的重力势能,则需要测量A、B间的距离L;③我们验证的是:△EP与△EK的关系,即验证:△EP=△EK代入得:mgL=(M+m)v2\,而v=
所以本实验中验证机械能守恒的表达式为mgL=
(M+m)((
)2,④如果实验结果系统动能增加量大于重力势能减少量,则可能是气垫导轨不水平造成的。
(4分)在“探究速度随时间变化的规律”实验中,某同学用电火花打点计时器记录了小车及其所拖动的纸带的运动情况。从合适位置开始选取若干计数点ABCDEF如图所示,每相邻两个计数点间有4个点未画出,打点计时器打点时间间隔为0.02s。
则打点计时器打D点时小车速度 m/s(保留3位有效数字);小车的加速度为 m/s2(保留2位有效数字)
正确答案
0.665---0.666 m/s 0.87---0.89 m/s2,
试题分析:利用匀变速直线运动的推论:一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,所以可以利用CE或BF段的平均速度来求D点的瞬时速度为,,在在0.665---0.666 m/s内即可;根据纸带相邻计数点间距中的四组数据,利用逐差法可计算小车的加速度,比如用后四组数据可求得
,在0.87---0.89 m/s2范围内即可。
Ⅰ.乙同学采用如图所示的装置进行了有关“动能定理”探究的实验。
a.按图把实验器材安装好,不挂配重,反复移动垫木直到小车能够做匀速直线运动;
b.把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂质量为100g的配重。接通电源,放开小车,电火花计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点。从某点A开始,此后在纸带上每隔4个点取一个计数点,依次标为B、C、D……;
c.测量出B、C、D、……各点与A点的距离,分别记为x1、x2、x3……;
d.用配重受到的重力分别乘以x1、x2、x3……,得到配重重力所做的功W1、W2、W3……;(重力加速度g=9.80m/s2)
e.求出B、C、D、……各点速度的大小,分别记为v1、v2、v3……,再求出它们的平方、
、
……;
f.用纵坐标表示速度的平方,横坐标表示配重重力所做的功W,作出
图象,并在图象中描出(
,
)坐标点,再连成图线;
(以下计算保留到小数点后两位)
①在步骤d中,该同学测得,则配重重力所做的功
J;
②该同学得到的图象如图所示。通过图象可知,打A点时对应小车的速度
m/s;
③小车的质量M= kg.
Ⅱ.某学习小组通过实验来研究用电器D的导电规律。他们在实验中测得用电器D两端的电压与通过D的电流的数据如下表:
(1)请根据上述表格中的数据,在图中用笔连线补充完成该电路的实物图;
(2)利用这些数据绘出的用电器D的伏安特性曲线如图所示。已知A、B两端电压恒为1.5V,请结合图线解决下列问题:
①若把用电器D接入如图所示的电路中时,电流表的读数为0.100A,则定值电阻R0阻值为________Ω;
②若将两个与上述电阻相同的定值电阻R0并联后接入同一电路,如图,则在该电路中用电器D的工作压为__________V。
正确答案
Ⅰ0.39 0.50 0.40
Ⅱ(1)如图所示
(2)110Ω,(2分)20.83V(2分)
Ⅰ.(1)
①重力做功的表达式:
②根据题意可知,A点速度既是W等于零时的速度,如图可知
③由图像可知,当,
,对整个过程应用动能定理可得
,代入数值可得,m=0.40kg
Ⅱ.(1)根据题意的电路图如图所示,
(2)①根据伏安特性曲线可知,电流表的读数为0.100A时电器D两端的电压是0.5伏,此时可求得定值电阻R0两端的电压是1伏,即可得到定值电阻R0的阻值为10Ω;
②此时可等效为内阻为两定值电阻并联后的电路,则
,用电器D的工作电压即为此U-I图像与伏安特性曲线的交点处的电压,约为0.83伏
(6分)某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中,设计出如下的实验方案,其实验装置如右图所示.已知小车质量M=400g,砝码盘质量m0=10 g,所使用的打点计时器交流电频率f=50 Hz.其实验步骤是:
E.重新挂上细绳和砝码盘,改变砝码盘中砝码质量,调节垫块的位置,改变倾角,重复B~D步骤,求得小车在不同合外力F作用下的加速度.
回答下列问题:(g=10m/s2)
(1)按上述方案做实验,是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量?_______(填“是”或“否”).
(2)实验中打出的其中一条纸带如左图所示,由该纸带可求得小车的加速度a=________ m/s2.此时砝码盘中所加砝码质量为________g 。
正确答案
(1)否(2)2.5 90
试题分析:(1)据题意,当小车做匀速下滑时有:,当取下砝码盘及砝码,小车做匀加速下滑,则有:
,通过分析两式可得:
,所以当倾角一定时,砝码和砝码盘的重力之和等于小车的合力,所以不能要求砝码及砝码盘的总质量远小于小车质量。(2)通过纸带上的点可知相邻计数点之间时间间隔为
,可以求出小车加速度为:
,据(1)中分析可得:
,即砝码质量为:
。
(10分)在“研究平抛运动”的实验中,为了得到平抛运动的轨迹,可以采用描迹法,也可以采用拍摄闪光照片的方法。
(1)如果采用描迹法描绘小球平抛运动的轨迹,实验时按图a安装好器材,需注意斜槽末端________,为了让小球多次重复同一平抛轨迹,每次小球需从________位置上滚下。
(2)如果采用拍摄闪光照片的方法,得到的闪光照片示意图如图b所示,照片与实际大小相比缩小到1/10.对照片中小球的位置进行测量,可得1与4闪光点竖直距离为1.5cm,4与7闪光点竖直距离为2.5cm,各闪光点之间水平距离均为0.5cm.则小球抛出时的速度大小为________m/s;抛出点距闪光点1的实际水平距离为________cm,实际竖直距离为________cm。(不计空气阻力,g取10m/s2)
正确答案
(1)切线水平;同一;(2)1.5;15;5。(每空2分,共10分)
试题分析:(1)在研究平抛运动规律的实验中,为了保证小球水平抛出,需要注意斜槽末端切线水平;为了让小球多次重复同一平抛轨迹,每次小球需从同一位置上滚下。
(2)先求三具点间的时间间隔T,由于1与4闪光点竖直距离为1.5cm,4与7闪光点竖直距离为2.5cm,且实际距离是现在距离的10倍,故根据△x=gT2可得:(2.5-1.5)×10×10-2m=gT2;解之得T=0.1s,故小球抛出时的速度大小为v==1.5m/s;
由于中间点4的竖直向下的速度为vy4==2m/s;故小球被抛出后,运动到点4的时间为t=
=0.2s,由于小球由点1运动到点4时的时间为0.1s,所以抛出点到点1的时间为0.2s-0.1s=0.1s;故抛出点距闪光点1的实际水平距离为1.5m/s×0.1s=0.15m=15cm;实际竖直距离为
=0.05m=5cm。
(6分)某实验小组利用如图甲所示的实验装置测量小物块与水平面之间的动摩擦因数.粗糙曲面AB固定在水平面上,其与水平面相切于B点,P为光电计时器的光电门,实验时将带有遮光条的小物块m从曲面AB上的某点自由释放,小物块通过光电门P后停在水平面上某点C.已知当地重力加速度为g.
(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d如图乙所示,其读数d= cm;
(2)为了测量动摩擦因数,除遮光条宽度d及数字计时器显示的时间t,还需要测量的物理量及其符号是 ,动摩擦因数= (利用测量的量表示).
(3)为了减小实验误差,请提出一条合理化建议: 。
正确答案
(1)0.375 (2)光电门与C点之间的距离s (3)增大小物块释放位置的高度;改变小物块释放位置;多次测量后利用
图像求解等等
试题分析:(1)游标卡尺的分度为20分度,其精确度为0.05mm,读数为
(2)小物块经过光电门后做匀减速运动,加速度大小为,初速度为
,末速度为零,由
可知
,所以还需要测量光电门与C点之间的距离s
(3)为减小实验误差,由可知采取以下措施:①增加释放小物块的初始高度,以增大经过光电门的速度,从而减小经过光电门的时间t,也可以增加小物块滑行的距离s;②可以多次测量s,求平均值或者利用
求解.
在“共点力合成”实验中,
(1)、本实验采用的科学方法是______
A、理想实验法 B、等效替代法 C、控制变量法 D、建立物理模型法
(2)、要使每次合力与分力产生相同的效果,必须( )
A、每次将橡皮条拉到同样的位置
B、每次把橡皮条拉直
C、每次准确读出弹簧秤的示数
D、每次记准细绳的方向
正确答案
(1) B (2) A
试题分析:(1)在“共点力合成”实验中,因为用两只弹簧秤和一只弹簧秤都把节点拉到同一点,即橡皮条的伸长量相同,所以采用的科学方法是等效替代法,选项B正确。(2)、要使每次合力与分力产生相同的效果,必须每次将橡皮条拉到同样的位置,选项B正确。
(10分)某同学利用图甲中器材验证机械能守恒实验.如图乙是该实验得到的一条点迹清晰的纸带,现要取 A、B 两点来验证实验,已知电磁打点计时器每隔0.02s打一个点.
请回答下列问题:
①打点计时器应接___________ (填“直流”或“交流”)________V的电源;
②可以判断,连接重物的夹子应夹在纸带的 端
(填“左”或“右”);
③若x2=4.80cm,则在纸带上打下记数点B时的速度
vB = m/s (计算结果保留三位有效数字).
④若x1数据也已测出,则实验还需测出物理量为 .
⑤若分析实验结果发现重物下落过程中减少的重力势能明显大于其增加的动能,则可能的原因是: .
正确答案
①交流、4--6V (2分)②左(2分)③1.20(2分) ④AB之间的距离或hAB(2分)⑤重物的质量太小或摩擦阻力太大(2分)
试题分析:①电磁打点计时器的工作电压是低压交流电,4—6V,
②从纸带上可以发现从左到右,相邻的计数点的距离越来越大,也就是说明速度越来越大.
与重物相连接的纸带先打出点,速度较小,所以实验时纸带的左端通过夹子和重物相连接.
③利用匀变速直线运动的推论得:
④要验证机械能守恒定律,则要求出重力势能的变化量,所以还要测出AB之间的距离;
⑤重力势能明显大于其增加的动能说明阻力太大,或重物质量太小。
在验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m=200 g的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图所示。O为纸带下落的起始点,A、B、C为纸带上选取的三个连续点。已知打点计时器每隔T=0.02 s打一个点,当地的重力加速度为g=9.8 m/s2,那么
(1)计算B点瞬时速度时,甲同学用v=2gsOB,乙同学用vB=
。其中所选择方法正确的是____(选填“甲”或“乙”)同学。
(2)同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力,为此他计算出纸带下落的加速度为______ m/s2,从而计算出阻力Ff=______ N。
(3)若同学丁不慎将上述纸带从OA之间扯断,他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的?________。(选填“能”或“不能”)
正确答案
(1)乙 (2) (3)能
试题分析:(1)、由于实验过程中重物和纸带会受到空气和限位孔的阻力作用,导致测得的加速度小于当地的重力加速度,所以求速度时不能用求解,根据
来求瞬时速度值,所以乙正确。
(2)、根据,可求出
,代入数据解得
,由
解得阻力
(3)根据可知,可以利用A点之后的纸带验证机械能守恒,即能实现.
(8分)某同学做探究动能定理的实验,如图所示,图中小车在一条橡皮筋的作用下弹出,沿木板滑行,这时,橡皮筋对小车做的功为W。当用2条,3条…实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致.每次实验中小车获得的速度都由打点计时器所打的纸带测出。
(1)除了图中已有的器材外,还需要导线、开关、刻度尺和____电源(根据图填写,A:4~6V的交流电源,B:220V的交流电源,C:4~6V的直流电源)。
(2)实验中小车会受到阻力,可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力,需要在____(填“左”或“右”)侧垫高木板。
(3)若粗糙的木板水平,小车在橡皮筋的作用下,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置可能是
正确答案
(1)A(2分) (2)左(2分) (3)B(4分)
本题考查的是探究动能定理的实验问题。本实验需要的仪器有:4~6V的交流电源,开关,刻度尺,导线,橡皮筋,打点计时器。平衡摩擦力时,需要在左侧垫高木板。当小车速度最大时,橡皮筋仍处于伸长状态。
(18分)(1)(8分)某同学利用如图甲所示的装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。(1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持 状态。
(2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线。由此图线可得该弹簧的原长
x0= cm,劲度系数k= N/m。
(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一个弹簧测力计,当弹簧测力计上的示数如图丙所示时,该弹簧的长度x= cm。
正确答案
(1)竖直; (2)4; 50 ;(3) 10
试题分析:(1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直状态。(2)由图像看出,弹簧的原长为4cm,劲度系数;(3)弹簧测力计的读数为3N,则由乙图可知,该弹簧的长度为10cm。
(6分)某同学做“探究共点力合成的规律”实验时,
(1)主要步骤是:
E. 只用一只弹簧秤,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧秤的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F’的图示;
F. 比较力F’与F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。
上述步骤中:
①(2分)有重要遗漏的步骤的序号是 和 ;
②(2分)遗漏的内容分别是 和 。
(2)(2分)如图所示是两位同学在做本实验时得到的结果,可以判定其中实验结果比较符合实验事实的是______.
正确答案
(1)①C E(2分)②记录两拉力方向;将橡皮条节点拉到同一位置O(2分) (2)A
试题分析:(1)①中C步骤,将结点拉到O位置后,要读出弹簧秤的读数还要标记下两个拉力的方向;而E步骤中用一个弹簧秤拉时应使作用效果与前一次的相同,即把结点拉到相同的O位置,并记录弹簧秤读数和拉力方向。(2)用一个弹簧秤拉时,拉力方向应沿橡皮条的拉伸方向,即沿直线方向为F’,而用两个弹簧秤拉伸后再用平行四边形定则画出来的合力方向,由于有一定的实验误差,合力F方向会与直线方向有一点偏差,故A选项正确。
(6分)(1)如图为一个小球做自由落体运动时的频闪照片,它是每隔1/30s的时间拍摄的。从个稍大些的位置间隔开始测量,照片上边的数字表示的是这些相邻间隔的序号,下边的数值是用刻度尺测出的其中两个间隔的长度。根据所给的两个数据,则可以求出间隔3的长度约为 cm。(结果保留三位有效数字)
(2)已知游标卡尺的主尺最小分度为1mm,游标尺上有10个小的等分刻度,它的总长等于9mm,用这个
游标尺测得某物体长度为2.37cm。则这时是游标尺上的第 条刻度线与主尺上的第 条刻度线对
齐。
正确答案
(1)9.86 (2)7 30
试题分析:(1)根据匀变速直线运动的推论,相等时间内位移之差是一恒量,即,有
,
,可得
(2)对于主尺最小分度为1mm的游标卡尺,精确度是0.1mm,读数为2.37cm时,主尺上的读数为23mm,因此卡尺上的第7条刻度线与主尺对齐,游标尺上每小格表示长度为0.9mm,7格总长为6.3mm,因此主尺上的对应对齐长度为23.7mm+6.3mm=30mm,因此与主尺上的第30条刻度线对齐。
(8分)一位同学做“探究小车速度随时间变化规律”实验时,打点计时器所用电源的频率是50Hz,在实验中得到点迹清晰的一条纸带,他把某一个点记作O,再选依次相邻的6个点作测量点分别标以A、B、C、D、E、F,如图(a)所示.
(1)如果测得C、D两点相距2.70cm,D、E两点相距2.90cm,则小车在打D点时的速度是 m/s.
(2)如果某同学分别算出小车打各个点的速度,然后把数据标示在v-t图上,如图(b)所示
① 请完成图像;
② 由此图可求得小车的加速度a= m/s2.
正确答案
(1)1.4m/s (3分) (2)①如下图(2分) ② 5m/s2
试题分析:(1)匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度,所以
(2)①描点作图如下
②速度时间图像斜率代表加速度,从图可知
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