- 机械能守恒定律
- 共29368题
(1)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某同学采用如图甲所示的装置进行实验,他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,在器材的选用和调节上,除满足钩码的质量远远小于小车的质量外,还须满足的另一个要求是_________________________________。
(2)如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是依次选取的计数点,相邻计数点间的时间间隔为T、距离如图乙所示,则打下C点时小车的速度表达式为(用题中所给的物理量表示)_________________________________,
(3)要验证合外力的功与动能变化间的关系,除位移、速度外,还要测量的物理量有_________________________________。
正确答案
(1)平衡摩擦力
(2)
(3)钩码的重力和小车的质量
某探究学习小组的同学欲以下图装置中的滑块为研究对象验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙。当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,滑块处于静止状态。若你是小组中的一位成员,要完成该项实验,则:
(1)你认为还需要的实验器材有____________________。
(2)实验时为了保证滑块(质量为M)受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量m应满足的实验条件是____________________,实验时首先要做的步骤是___________________。
(3)在(2)的基础上,某同学用天平称量滑块的质量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)。则对滑块,本实验最终要验证的数学表达式为____________________(用题中的字母表示)。
(4)要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒,如果实验时所用滑块质量为M,沙及沙桶总质量为m,让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动,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)。则最终需验证的数学表达式为____________________(用题中的字母表示)。
正确答案
(1)天平、刻度尺、垫块
(2)m<M,平衡摩擦力
(3)
(4)
某兴趣小组在做“探究做功和物体速度变化关系”的实验
前,提出以下几种猜想:①∝,②∝2,③
∝
,…。他们的实验装置如图甲所示,为一块倾斜放置的木板,在处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过点的速度).在刚开始实验时,有位同学提出,不需要测出物体质量,只要测出物体从初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的示数就行了,大家经过讨论采纳了该同学的建议.
(1)本实验中不需要测量物体质量的理由是什么?_______________________________________________。
(2)让小球分别从不同高度无初速度释放,测出物体从初始位置到速度传感器的距离1、2、3、4、…,读出小球每次通过速度传感器时的速度1、2、3、4…,并绘制了如图乙所示的-图像.根据绘制出的-图像,若为了更直观地看出和的变化关系,他们下一步应该作出________.
A.-2图像
B.-图像
C.图像
D.图像
(3)本实验中,木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果?________________________________________________。
正确答案
(1)本实验中不需要测量物体质量的理由:因为=△k,=(sinθ-μcosθ),△k=2,等式两边都有,所以探究与的关系时可以不测量质量(2)A
(3)不会。在实验中,由于物体在斜面上运动时,所受的合力是确定的,即合=(sinθ-μcosθ);所以摩擦力的大小不会影响和的关系
某实验小组采用如图甲所示的装置“探究动能定理”.实验的主要操作步骤如下:
(1)未挂钩码前,将长木板的一端垫起适当的高度,使连接纸带的小车在木板上滑下时,打点计时器在纸带上打出等间距的点.
(2)平衡阻力之后,挂上细线和钩码,将小车从靠近打点计时器的位置由静止释放,若钩码总质量和小车质量均为m,则在小车运动过程中绳子拉力的大小为.如图乙为该次实验中得到纸带的一部分,图中A、B、C三点到起始点0(0点为小车刚幵始运动时打点计时器打下的点,图中未标出)的距离分别为;x1x2、x3,相邻两计数点之间的时间间隔为T,则通过所测数据计算B点的速度后,得到的从0到B小车动能增加为______,从O到B绳子拉力对小车做的功为______.(用题中所给相关物理量的字母表示)
(3)实验中该同学测得B、C、D、E、F各点到0的距离x,并用测得数据计算出各点速度V及其平方的数据如下表.请根据表中数据在如图丙的坐标纸中作出V2-X图象.
(4)根据所作图象,可求得重力加速度g=______m/s2(结果保留3位有效数字)
正确答案
(2)设绳子的拉力大小为F.
根据牛顿第二定律得:
对小车:F=ma
对钩码:mg-F=ma
解得:F=mg,a=
g
B点的速度等于AC间的平均速度,为 vB=
从0到B小车动能增量为△EkB=m
-0=
m(
)2;
从O到B绳子拉力对小车做的功为 W=Fx2=mgx2.
(3)作出图象所示.
(4)根据运动学公式得:v2=2ax=2×gx=gx
根据数学知识可知图象的斜率等于重力加速度g,为 g=m/s2=9.75m/s2;
故答案为:(2)mg;
m(
)2;(3)如图所示;(4)9.75(9.65~9.85之间均可)
某探究学习小组的同学欲探究恒力做功与物体动能变化的关系,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到打点计时器所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、复写纸、纸带、砝码若干。当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,滑块处于静止状态。
(1)某同学的实验步骤如下:用天平称量小车的质量M和砝码的总质量m。让砝码带动小车加速运动,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,算出这两点的速度v1与v2。本实验装置图(准备放开小车时刻)中有什么缺点或错误?要完成本实验,还缺哪些实验步骤?应控制的实验条件是什么?
(2)在实验操作正确的前提下,若挑选的一条点迹清晰的纸带如图所示,已知相邻两个点间的时间间隔为T,从A点到B、C、D、E、F点的距离依次为s1、s2、s3、s4、s5(图中未标s3、s4、s5),则由此可求得纸带上由B点到E点所对应过程中,合外力对滑块所做的功W=___________;该滑块动能改变量的表达式为△EK=___________(结果用题中已知物理量的符号表示);若满足___________,则动能定理得证。
正确答案
(1)①实验装置图中存在的问题有:细线与轨道平面应该平行;初始时刻,小车应紧靠打点计时器
②所缺的步骤:调节轨道的倾斜程度,使小车能在轨道上匀速运动为止
③应该控制的实验条件是M>>m
(2),
,
在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图所示的实验装置和实验器材.
(1)为了用细线的拉力表示小车受到的合外力,实验中必须进行的操作是:______;为了能够用砂桶和砂所受的重力代替拉力,必须满足的条件是:______.
(2)如图为实验中打出的一条纸带,现选取纸带中的A、B两点对应的过程来探究恒力做功与动能改变的关系.已知打点计时器的打点周期为T,重力加速度为g.若砂与砂桶的总质量为m1,小车的质量为m2.则此过程恒力做的功W=,______,动能的改变量△EK=______(用题中或图中的物理量符合表示).
正确答案
(1)小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该改变木板的倾角,用重力的下滑分量来平衡摩擦力;
重物加速下滑,处于失重状态,其对细线的拉力小于重力,设拉力为T,根据牛顿第二定律,有
对重物,有 mg-T=ma
对小车,有 T=Ma
解得
T=mg
故当M>>m时,有T≈mg
(2)则此过程恒力做的功W=Fscosα=mgs
A点的速度vA=
B点的速度vB=
所以动能的改变量△EK=M(
s2
2T
)2-M(
s1
2T
)2
故答案为:(1)改变木板的倾角,用重力的下滑分量来平衡摩擦力;M>>m;(2)mgs;M(
s2
2T
)2-M(
s1
2T
)2
某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”,设计了如下实验,他的操作步骤是:
①摆好实验装置如图所示.
②将质量为200g的小车拉到打点计时器附近,并按住小车.
③在质量为10g、30g、50g的三种钩码中,他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线的挂钩P上.
④释放小车,打开电磁打点计时器的电源,打出一条纸带.
(1)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条.经测量、计算,得到如下数据:
①第一个点到第N个点的距离为40.0cm.
②打下第N点时小车的速度大小为1.00m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力,算出:拉力对小车做的功为______ J,小车动能的增量为______ J.
(2)此次实验探究结果,他没能看到“恒力对物体做的功,等于物体动能的增量”,且误差很大.显然,在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素.请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下,造成较大误差的主要原因是:______.
正确答案
(1)从打下第一点到打下第N点拉力对小车做的功:W=mgs=0.20J;
小车的动能增量为:△EK=Mv2=0.10J.
(2)该实验产生误差的主要原因一是钩码重力大小并不等于绳子拉力的大小,设绳子上拉力为F,对小车根据牛顿第二定律有:
F=Ma ①
对砂桶和砂有:mg-F=ma ②
F=mg,
由此可知当M>>m时,砂和砂桶的重力等于绳子的拉力,显然该实验中没有满足这个条件;另外该实验要进行平衡摩擦力操作,否则也会造成较大误差.
故答案为:(1)0.20,0.10,(2)小车质量没有远大于钩码质量,没有平衡摩擦力
实验得到的各点在W-v坐标系中大致呈现线性分布,是什么原因造成的?如何处理?
正确答案
实验得到的各点在W-v坐标系中大致呈现线性分布,是什么原因造成的?如何处理?
如图甲所示,一打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,图乙是打出的纸带的一段。(已知当地的重力加速度为g)
(1)利用图乙示数可求出小车下滑的加速度a,为了求出小车在下滑过程中所受的阻力,还需要测量的物理量有___________及___________,用测得的量及加速度表示小车所受阻力的计算式为:___________。
(2)为了利用以上所提供的器材和测得的量验证动能定理,某同学根据图乙得出了下表中的数据,并且据此作出了s-v2图象,却发现图象是一条不经过原点的直线,你认为___________(填“可以”或“不可以”)据此证明动能定理的正确性。直线不经过坐标原点的原因是___________。
正确答案
(1)小车的质量m,斜面的倾角θ(或斜面长L和斜面高h),f=mgsinθ-ma(或f=mg-ma)
(2)可以,O点速度不为零
某探究小组利用如图甲所示装置做“探究功与速度变化的关系”实验,图中小车在一条橡皮筋的作用下弹出并沿木板滑行,这时,橡皮筋对小车做的功为W.当用2条、3条…橡皮筋实验时,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.打点计时器使用的交流电源频率为50Hz.实验中将木板左端适当垫高,在正确操作的情况下,某次所打纸带如图乙所示,打在纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的______部分进行测量和计算(用纸带上计数点的编号回答);通过计算得到由于橡皮筋对小车做的功使小车最后获得的速度大小为______m/s.
正确答案
小车先加速,后匀速,最后减速运动
在加速过程中,橡皮条在做正功,故需要测量最大速度,即匀速运动的速度,因而需要选用间隔均匀的点,即4-7点,打点计时器每隔0.02s打一次点,故最大速度为:
v==
m/s=1.695m/s
故答案为:4-7 点,1.695.
在“探究功与物体速度变化关系”的实验中,某实验研究小组的实验装置如图甲所示。木块从A点静止释放后,在1根弹簧作用下弹出,沿足够长的木板运动到B1点停下,O点为弹簧原长时所处的位置,测得OB1的距离为L1,并记录此过程中弹簧对木块做的功为W。用完全相同的弹簧2根、3根……并列在一起进行第2次、第3次……实验,每次实验木块均从A点释放,木块分别运动到B2、B3……停下,测得OB2、OB3……的距离分别为L2、L3……作出弹簧对木块做功W与木块停下的位置距O点的距离L的图象如图乙所示。
(1)根据图线分析,弹簧对木块做功W与木块在O点的速度v0之间的关系。
(2)W-L图线为什么不通过原点?
(3)求出弹簧被压缩的长度LOA。
正确答案
(1)由动能定理知L∝v02 ,由图线知W与L成线性变化,因此W与v02也应成线性关系
(2)未计木块通过AO段时,摩擦力对木块所做的功
(3)3cm
(1)科学探究活动通常包括以下环节:提出问题→作出假设→制定计划→搜集证据→评估交流等.一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程如下:
A.有同学认为:运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关.
B.他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象,用超声测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律,以验证假设.
C.在相同的实验条件下,同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离,将数据填入表中,画出对应的位移一时间图线,然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落,分别测出它们的速度一时间图线.
D.同学们对实验数据进行分析、归纳后,证实了他们的假设,回答下列提问:
与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是______,______.
(2):量得一只弹簧测力计3N和5N两刻度线之间的距离为2.5cm,则这只弹簧测力计3N刻度线与零刻度线间的距离为______cm;弹簧测力计所用弹簧的劲度数为______N/m.
正确答案
(1)步骤A是提出可能的规律,即作出假设,步骤C是按照一定的原理测量出需要的数据,以便对假设进行验证,即搜集证据;
(2)依题,弹簧秤的3N和5N刻度线之间的距离是2.5cm,则弹力的改变量△F=5N-3N=2N,弹簧伸长长度的改变量△x=2.5cm.根据胡克定律F=kx,k一定,则△F=k•△x,得到k==
N/m=80N/m,根据胡克定律得到,3N刻度线离开“0”刻度线的距离x=
=
m=3.75cm.
故答案为:(1)作出假设,搜集证据,(2)3.75,80.
①某同学探究恒力做功和物体动能变化间的关系,方案如图所示.他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为减小这种做法带来的误差,实验中要采取的两项措施是:
a______b______
②如图所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点,相邻计数点间的时间间隔为T.距离如图.则打B点时的速度为______;要验证合外力的功与动能变化间的关系,测得位移和速度后,还要测出的物理量有______
正确答案
①小车在水平方向上受绳的拉力和摩擦力,想用钩码的重力表示小车受到的合外力,首先需要平衡摩擦力;
设绳子上拉力为F,对小车根据牛顿第二定律有:
F=Ma ①
钩码有:mg-F=ma ②
F==
,由此可知当M>>m时,够码的重力等于绳子的拉力即为小车是合外力.
故答案为:①a 平衡摩擦力; b 钩码的重力远小于小车的总重力(钩码的质量远远小于小车的质量).
②根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小可知B点的速度大小为:
vB=
验证合外力的功与动能变化间的关系的原理:mgx=Mv2,由此可知需要测量的物理量有:钩码质量m,小车的质量M,位移x,速度v.
故答案为:vB=;钩码的质量m,小车的质量M.
某实验小组利用力传感器和光电门传感器探究“动能定理”。将力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物相连,力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平轨道上、两点各固定一个光电门传感器,用于测量小车的速度1和2,如图所示。在小车上放置砝码来改变小车质量,用不同的重物来改变拉力的大小,摩擦力不计。
(1)实验主要步骤如下:
①测量小车和拉力传感器的总质量1,把细线的一端固定在力传感器上,另一端通过定滑轮与重物相连,正确连接所需电路;
②将小车停在点,由静止开始释放小车,小车在细线拉动下运动,除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外,还应该记录的物理量为_________;
③改变小车的质量或重物的质量,重复②的操作。
(2)下面表格中是1与小车中砝码质量之和,△为动能变化量,是拉力传感器的拉力,是在、间所做的功。表中的△3=__________,3=__________(结果保留三位有效数字)。
正确答案
(1)两光电门间的距离
(2)0.600,0.610
在探究“恒力做功与动能改变关系”的实验中备有下列器材:A.打点计时器,B.天平,C.秒表,D.低压交流电源,E.电池,F.纸带,G.细线、砝码、小车、砝码盘,H.一段带有定滑轮的长木块(或导轨).其中多余的器材是______(填器材前面的字母代号),缺少的器材是______.
正确答案
计算小车速度是利用打上点的纸带,故不需要秒表.打点计时器应使用低压交流电源,故不需要电池.
故多余的器材是C、E.
测量点与点之间的距离要用毫米刻度尺,故缺少的器材是毫米刻度尺.
故答案为:CE;毫米刻度尺
扫码查看完整答案与解析