- 机械能守恒定律
- 共29368题
如图所示,是某同学打下的一条匀加速直线运动的纸带,相邻的两个计数点间还有4个点未画出,打点计时器使用的是50 Hz的交流电.计数点间的距离依次为S1=2.60cm、S2=4.10cm、S3=5.60cm、S4=7.10cm、S5=8.60cm、S6=10.0cm.
(1)计数点“1”处的速度为V1=___________m/s
(2)若计数点间的距离依次用S1,S2,S3,S4,S5,S6 表示,相邻两个计数点间的时间间隔用t表示,用逐差法求加速度的表达式为:a= ,代入数据后,加速度大小为_______m/s2
(3)计数点“0”处的速度为V0=___________m/s(保留三位有效数字)
正确答案
(1) 0.335 (2);1.49 (3)0.186
试题分析:(1)根据匀变速直线运动的规律,计数点“1”的速度等于S1和S2两端位移过程中的平均速度,即:V1==
=0.335m/s
(2)根据逐差法,加速度为:a==
=1.49m/s2
(3)由v1=v0+at得v0=v1-at=0.335m/s-1.49m/s2×0.1s=0.186m/s
某同学用如图所示装置来验证动量守恒定律,让质量为m1的小球从斜槽某处由静止开始滚下,与静止在斜槽末端质量为m2的小球发生碰撞.
(1)实验中必须满足的条件是________.
A.m1必须大于m2
B.斜槽必须是光滑的
C.斜槽末端的切线必须水平
D.m1每次必须从同一高度由静止滚下
(2)实验中必须测量的物理量是________.
A.两小球的质量m1和m2
B.两小球的直径d1和d2
C.桌面离地面的高度H
D.小球飞出的水平距离s
(3)下列说法中有利于减小误差、提高实验结果准确程度的是________.
A.两小球的质量差越大越好
B.小球释放点离地面的高度越大越好
C.调整斜槽,使m1、m2碰撞时球心在同一水平面上
D.将小球重复10次的落点用半径尽量小的圆圈住,其圆心作为小球的落点位置
正确答案
(1)ACD (2)AD (3)CD
(1)为了防止碰后m1反弹而导致m1碰后速度的测量误差增大,必须m1>m2,A对;该实验是通过平抛运动规律来将速度转换成水平位移进行测量的,必须保证两球在碰撞前后水平抛出,所以斜槽末端的切线必须水平,C对;要保证m1碰前的速度相同,根据功能关系,m1每次必须从同一高度由静止滚下,D对;根据功能关系可知斜槽没有必要一定光滑,B错.
(2)根据动量守恒定律,m1v1=m1v′1+m2v′2,本实验将其转换成m1s1=m1s′1+m2s′2进行验证,所以A、D正确.
(3)根据实验需要注意的事项和数据处理方法,C、D正确.
(5分)利用图示装置可以做力学中的许多实验。以下说法正确的是 。
正确答案
D
试题分析:此装置可以用来研究匀变速直线运动,但不需要平衡摩擦力,只需保证合力不变即可,故A错误;平衡摩擦力后,有,即
,与质量无关,故通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度,故B错误;曲线的种类有双曲线、抛物线、三角函数曲线等多种,所以若a-M图象是曲线,不能断定曲线是双曲线,即不能断定加速度与质量成反比,应画出
图象,故C错误;探究“动能定理”实验时,需要平衡摩擦力,方法是将木板带打点计时器的一端适当垫高,这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响,从而小车受到的合力即为绳子的拉力,故D正确.所以选D.
气垫导轨装置如图甲所示,由导轨、滑块、挡光条、光电门等组成.在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔。向导轨空腔内不断通入压缩空气,压缩空气会从小孔中喷出,使滑块稳定地漂浮在导轨上(图乙),这样可忽略滑块所受的摩擦力。
用数字计时器测量滑块通过光电门的时间,从而计算滑块通过光电门时的速度。测量时,在滑块上插一块挡光条,如图丙所示。挡光条前沿经过光电门时开始计时,后沿经过光电门时计时停止,计时器上显示的就是滑块发生位移l所用的时间。
如图所示,某同学用一端安装有光电门的上述气垫导轨AB做验证机械能守恒定律的实验。当光电门中有物体通过时与之连接的数字计时器(图中未画出)能够显示挡光时间。实验中,B端放在水平桌面上,而A端用完全相同的小木块垫高,将滑块自A端由静止释放,由数字计时器记录挡光时间。通过调整A端所垫小木块的数量,改变下落高度,再重复做实验,已知挡光条长度为4.00 cm,。
(1) A端所有小木块的高度之和即为滑块滑动过程中下落的高度。用游标卡尺测量其中一块小木块的高度如图,其读数为_________cm。
(2)某次实验中,滑块通过光电门时,数字计时器显示挡光时间为2×10-2S,则小滑块通过光电门的速度为___ __m/s。
(3)根据实验中测量的速度v,滑块下落的高度h,做出随下落的高度h变化的图象,下列各图中正确的是:
(4)若滑块是从C点由静止释放的,还想完成验证机械能守恒定律实验。必须测量下列哪些物理量 ( )
正确答案
(1) (2分) 2。06 。(2)( 2分) 2
(3)( 2分) C (4)( 2分)AC或AD
略
如图所示,把一个弹簧测力计的一端固定在墙上,用另一个弹簧测力计水平向左拉金属板,使金属板向左运动,此时两个测力计的示数稳定(图中已把弹簧测力计的示数放大画出),则物块P与金属板间的滑动摩擦力的大小是 N(要估读1位)。若用弹簧测力计测得物块P重13N,根据表中给出的动摩擦因数,可推算出物块P的材料为 。
正确答案
2.60N 木头
试题分析:由于物体P静止不动,右边的弹簧弹力等于物体P受到的滑动摩擦力的大小,为2.60N,由滑动摩擦力公式可知动摩擦因数
,可推算出物块P的材料为木头
点评:本题考查了学生的推断能力和排除能力,有的学生没有注意木板不一定为匀速运动而错误的认为左边弹簧弹力等于木板所受到的摩擦力
(6分)如图甲所示,某同学在做“探究功与速度变化的关系”的实验.当小车在1条橡皮筋的作用下沿木板滑行时,橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条…橡皮筋重复实验时,设法使每次实验中橡皮筋所做的功分别为2W、3W….
图甲
(1)图中电火花计时器的工作电压是________V的交流电.
(2)实验室提供的器材如下:长木板、小车、橡皮筋、打点计时器、纸带、电源等,还缺少的测量工具是________.
(3)在正确操作的情况下,某次所打的纸带如图乙所示.打在纸带上的点并不都是均匀的,为了测量橡皮筋做功后小车获得的速度,应选用纸带的________部分进行测量(根据纸带中字母回答),小车获得的速度是________m/s.(结果保留两位有效数字)
图乙
正确答案
(1) 220;(2)刻度尺;(3)GJ或者HJ;0.65 。
试题分析:(1)图中电火花计时器的工作电压是220V的交流电.(2) 缺少的测量工具是刻度尺;(3)测量橡皮筋做功后小车获得的速度,应选用纸带上点迹分布均匀的部分即GJ或者HJ部分进行测量,小车获得的速度是。
在学习了“实验:探究碰撞中的不变量”的实验后,得出了动量守恒定律,反过来我们可以利用该实验中的有关方案来验证动量守恒定律。下面是某实验小组选用水平气垫导轨、光电门的测量装置来研究两个滑块碰撞过程中系统动量的变化情况。实验仪器如图所示。实验过程:
(1)调节气垫导轨水平,并使光电计时器系统正常工作。
(2)在滑块1上装上挡光片并测出其长度L。
(3)在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸)。
(4)用天平测出滑块1和滑块2的质量m1、m2。
(5)把滑块1和滑块2放在气垫导轨上,让滑块2处于静止状态(=0),用滑块1以初速度
与之碰撞(这时光电计时器系统自动计算时间),撞后两者粘在一起,分别记下滑块1的挡光片碰前通过光电门的遮光时间
和碰后通过光电门的遮光时间
。
(6)先根据 ④ 计算滑块1碰撞前的速度及碰后两者的共同速度
;再计算两滑块碰撞前后的动量,并比较两滑块碰撞前后的动量的矢量和。
实验数据: m1=0.324kg m2=0.181kg L=1.00×10-3m
正确答案
④⑤0⑥0.093⑦0.138⑧0 ⑨在误差允许的范围内,碰前系统动量矢量和等于碰后系统动量矢量和
试题分析:④因为光电门的距离非常小,所以可以将通过其的平均速度看做瞬时速度,故
⑤碰撞前,的速度为零,故动量为零
⑥碰撞前后动量守恒,即,解得:
⑦
⑧碰撞前,的速度为零,故动量为零
⑨在误差允许的范围内,碰前系统动量矢量和等于碰后系统动量矢量和
点评:关键是知道通过光电门的速度的特点,以及要根据碰撞前后各个物体的速度求解动量
(3分)如图所示,某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为,其中
,
,
,
,
,则打A点时小车的瞬时速度大小是 m/s,计算小车运动的加速度的表达式为 .加速度大小是 m/s。。(计算结果保留两位有效数字)
正确答案
vA="0.86" m/s (1分), (1分) ,a="0.64" m/s2(1分)
试题分析:匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度,所以。计算小车加速度根据
,但又不能只选择2个数据,误差大,要减小误差就要选择多的数据,因此我们用
,
,
,整理即得
,要避免用
,
……那样最终会把数据消掉只用到初末两个数据仍不准确。带入数据计算即的加速度a="0.64" m/s2
(6分)如图所示的甲、乙两图是表示用同一套器材测量重10N的铁块P与长金属板间的滑动摩擦力的两种不同方法.甲图使金属板静止在水平桌面上,用手通过弹簧秤向右用力F拉P,使P向右匀速运动;乙图把弹簧秤的一端固定在墙上,用力F水平向左拉金属板,使金属板向左运动。两种方法中弹簧秤的示数情况已放大画出,则关于这两种测量滑动摩擦力的方法:
(1)_____(填“甲”或“乙”)方法好。
(2)选择正确的方法后,滑动摩擦力的测量值为___________N ,铁块与金属板之间的动摩擦因数为___________。
正确答案
(1)乙 (2分) (2)2.40 (2分) 0.24(2分)
试题分析:对P进行受力分析可知,甲图必须保持P匀速运动,这时弹簧称的示数才等于P受到的拉力,,而乙图中木板无论有匀速度还是加速度,弹簧称的示数总等于摩擦力,因此乙方法好;已弹簧称的读数为2.40N;根据,因此
电磁打点计时器和电火花打点计时器都是使用 电源的计时仪器,电磁打点计时器工作的电压是 V,电火花打点计时器工作电压是 V,当电源频率是50Hz时,它每隔 打一个点。在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中,得到纸带如图,由图可知点O与点D之间的距离d= ;
正确答案
交流 4---6 220 0.02S d=8.45cm
试题分析:高中所用打点计时器都是用的交流电源,电磁打点计时器用的是4-6V的交流电压,电火花打点计时器工作电压220V,,根据刻度尺读法可得
点评:切记两打点计时器都是使用的交流电压
物体在空中下落的过程中,重力做正功,物体的动能越来越大,为了“探究重力做功和物体动能变化间的定量关系”,我们提供了如下图的实验装置。
(1)某同学根据所学的知识结合右图设计一个本实验情景的命题:如图所示,设质量为m(已测定)的小球在重力
mg作用下从开始端自由下落至光电门发生的位移s,通过光电门时的速度v,试探究外力做的功mgs与小球动能变化量的定量关系。
(2)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数字。
①用天平测定小球的质量为0.50kg;
②用游标尺测出小球的直径为10.0mm;
③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为80.80cm;
④电磁铁先通电,让小球 。
⑤ ,小球自由下落。
⑥在小球经过光电门时间内,计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10-3s,由此可算得小球经过光电门时的速度为 m/s。
⑦计算得出重力做的功为 J,小球动能变化量为 J。(g取10m/s2,结果保留三位有效数字)
(3)试根据在(2)中条件下做好本实验的结论:
正确答案
分析:解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项.
利用平均速度代替瞬时速度算得小球经过光电门时的速度,从而求出动能.
根据功的定义式求出重力做功.
解答:解:(2)④电磁铁先通电,让小球吸在开始端.使得小球处于静止状态.
⑤电磁铁断电,小球只受重力,小球自由下落.
⑥利用平均速度代替瞬时速度算得小球经过光电门时的速度得:小球经过光电门时的速度为v==4 m/s
⑦重力做功w=mgh=4.02 J,小球动能变化量为△Ek=mv2-0=4.00J
(3)在误差允许范围内,重力做的功与物体动能的变化量相等.
故答案为:④吸在开始端.⑤电磁铁断电 ⑥4 m/s.⑦4.02 J,4.00J.(3)在误差允许范围内,重力做的功与物体动能的变化量相等.
点评:本题关键是要根据探究功与动能变化关系的实验的实验原理,测出需要比较的物理量.
计算过程中要注意单位的换算和有效数字的保留.
(1)如图是验证力的平行四边形定则装置,将一根橡皮筋的一端固定在A上.第一次通过细线悬吊4个钩码时,橡皮筋的另一端被拉伸到O处(图甲);第二次在木板上固定了两个光滑小轮B和C,细线通过两轮分别悬挂2个和3个钩码,发现橡皮筋沿AO方向伸长但另一端O′与O还未重合(图乙).
①为了使O′与O点能够重合,他应该将小轮B、C适当向 (填“上方”或“下方”)移动;
②实验过程除记录橡皮筋与细线结点的位置O外,还需记录 和 .
(2)某学习小组做探究外力做功与物体动能变化的关系实验,在实验室组装了一套如图所示的装置,他们找到了打点计时器、学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、天平和刻度尺等。若你是小组中的一位成员,完成该项实验的两个步骤:
①当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上小沙桶时,先 ,再 (填“释放沙桶”或“接通电源”),使滑块带动纸带在木板上运动;
②实验时认为合外力与沙桶的总重力大小基本相等,用天平称量滑块的质量为M,往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙和沙桶的总质量为m,让沙桶带动滑块加速运动。用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1<v2)。则本实验最终要验证的数学表达式为:______________________________________。(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)
正确答案
(1)①下方② 钩码个数(或细线拉力),细线方向 (2)①接通电源,释放沙桶② mgL=Mv22-
Mv12
试题分析:(1)①由乙图可知,两个分力的大小不变,要使其合力增大,应该减小两分力的夹角,故该将小轮B、C适当向下方移动.②根据实验原理可知需要根据两方分力的大小和方向做平行四边形,故需要记录分力的大小和方向,大小是通过记录钩码个数来实现的,而方向是通过记录细线方向来记录的.
(2)①为了得到更多的实验数据,需要先接通电源后释放沙桶,
②重力势能的减小量等于动能的增加量,故需要验证
点评:对于基础实验不光要从原理上理解,还要加强实际操作,提高动手能力,了解操作细节,同时加强基础物理知识在实验中的应用.
水平放置的轻弹簧,一端固定,另一端与小滑块接触,但不粘连;初始时滑块静止于水平气垫导轨上的O点,如图(a)所示。现利用此装置探究弹簧的弹性势能Ep与其压缩时长度的改变量x的关系。先推动小滑块压缩弹簧,用米尺测出x的数值;然后将小滑块从静止释放。用计时器测出小滑块从O点运动至气垫导轨上另一固定点A所用的时间t。多次改变x,测得的x值及其对应的t值如下表所示。(表中的值是根据t值计算得出的)
(1)根据表中数据,在图(b)中的方格纸上作—x图线。
(2)回答下列问题:(不要求写出计算或推导过程)
①已知点(0,0)在—x图线上,从
—x图线看,
与x是什么关系?
②从理论上分析,小滑块刚脱离弹簧时的动能Ek与是什么关系?
③当弹簧长度改变量为x时,弹性势能与相应的Ek是什么关系?
④综合以上分析,Ep与x是什么关系?
正确答案
(1)—x图线如图
(2)①与x成正比
②Ek与成正比
③
④与
成正比
试题分析:(1)描点连线时,尽可能让点均匀分布在直线的两侧(2)①从图像中可以看出与x成正比②由动能公式
可知Ek与
成正比③由能量守恒可知弹簧的弹性势能等于物体的动能④由此可推断
与
成正比
点评:本题难度较小,掌握动能公式和逻辑推理
某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验中有如下实验操作:
(1)用两只弹簧秤互成角度地将橡皮筋拉长后,记下了两只秤钩着的细绳套的方向和两秤上的读数F1、F2;
(2)沿细绳套的方向画了两条带箭头的线段表示两只弹簧秤的拉力F1、F2,以此为邻边作平行四边形,得到表示合力F的图示;
(3)只用一只弹簧秤将橡皮条拉成与(1)中同样长后,记下此时弹簧秤的读数F′.
以上三步操作中的错误或纰漏分别是
(1)中________________________________________________________;
(2)中________________________________________________________;
(3)中________________________________________________________。
正确答案
(1)中没有记下结点o的位置;(2)中没有按选定的标度画力的图示;(3)中应将橡皮条的结点至O的位置,并记下结绳的方向。
试题分析:为了使力的作用效果相同,实验过程中,要记下O点位置,并且不允许变动;本实验中,对过力的图示方法,画图求合力,所以,要先选定标度画力的图示;实验中,不仅需要记录弹簧测力计的读数和O点的位置,还要记录弹簧测力计的方向;
《探究小车速度随时间变化的规律》的实验
(1)实验中要用到打点计时器,打点计时器是一种计时仪器,其电源频率为50Hz,常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是 (直流电,交流电),它们是每隔 s打一个点。
(2)接通打点计时器电源和让纸带开始运动,这两个操作之间的时间顺序关系是
(3)某同学在实验得到的纸带标出0、1、2、3、4共5个计数点,并量出各计数点间的距离如图所示,每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10s,已知S1=1.2cm,S2="2.4cm," S3=3.6cm,S4=4.8cm,则打第三个计数点对应的小车速度V3= m/s,小车运动的加速度a= m/s2。
正确答案
(1)交流 、0.02 (2)A (3)0.42、1.2
试题分析:(1)高中所用的两种打点计时器都是用的交流电源,根据公式可得,它们每隔0.02s打一个点
(2)在实验时,为了能够采集更丰富的实验信息,我们需要先接通电源后释放纸带,因为纸带运动的时间非常的短,如果先释放纸带,再接通电源,纸带上打出的点非常的少,采集到的信息就非常的少,故选A
(3) ,根据公式
可得
点评:一般利用匀变速直线运动的两个推论来计算纸带的速度和加速度
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