- 验证机械能守恒定律
- 共87题
如图甲所示的实验装置在力学实验中有重要的应用,设小车的总质量为M,小盘和盘中钩码总质量为m,打点计时器的周期为T,则:
(1)图乙是该装置做研究匀变速运动规律实验时得到的一条纸带,
连续计时点A、B、C、D、E、F、G间距离如图所示。小车
加速度大小的计算式应为a=
(2)下列关于该装置的应用正确的是:( )
A、可用图甲所示装置研究匀变速运动的规律,但要抬高木板的
右端,以平衡摩擦力。
B、可用图甲所示装置探究加速度与力和质量的关系,平衡摩擦力时,小车应穿上纸带,在小盘和钩码的拉动下恰好匀速运动
C、可用图甲所示装置探究动能定理,要定量研究小车合外力的功和动能变化关系时,需要平衡摩擦力,同时还要满足m<<M
D、可用图甲所示装置验证小车和钩码组成系统的机械能守恒,但要抬高木板的右端,以平衡摩擦力
正确答案
(1)
(2) C
解析
略
知识点
(1)在做“测定玻璃的折射率”的实验中,先在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,插上大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像。如图所示,aa' 和bb' 分别是玻璃砖与空气的两个界面,用“+”表示大头针的位置。图中AO表示经过大头针P1和P2的光线,该光线与界面aa' 交于O点,MN表示法线。
①请将光路图画完整,并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角θ1和折射角θ2;
②该玻璃砖的折射率可表示为n=________。(用θ1和θ2表示)
(2)利用图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
①除打点计时器(含纸带、复写纸)、交流电源、铁架台、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的还有________。(选填器材前的字母)
A. 大小合适的铁质重锤
B. 体积较大的木质重锤
C. 刻度尺
D. 游标卡尺
E. 秒表
②图2是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。
重锤质量用m表示,已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。从打下O点到打下B点的过程中,重锤重力势能的减少量∣ΔEp∣=________,动能的增加量ΔEk=________。
③实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量,关于这个误差下列说法正确的是________
A.该误差属于偶然误差
B.该误差属于系统误差
C.可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D.可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差
④在实验过程中,下列实验操作和数据处理正确的是________
A. 释放重锤前,使纸带保持竖直
B. 做实验时,先接通打点计时器的电源,再释放重锤
C. 为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v,可测量该点到O点的距离h,再根据公式计算,其中g应取当地的重力加速度
D.用刻度尺测量某点到O点的距离h,利用公式mgh计算重力势能的减少量,其中g应取当地的重力加速度
⑤某同学在纸带上选取计数点后,测量它们到起始点O的距离h,并计算出打相应计数点时重锤的速度v,通过描绘v2-h图像去研究机械能是否守恒。
若实验中重锤所受阻力不可忽略,且阻力大小保持不变,从理论上分析,合理的v2-h图像是图3中的哪一个________
正确答案
见解析。
解析
(1)①如图
②
(2)①AC
②mghB,
③BD
④ABD
⑤A
知识点
某活动小组利用图甲装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中,先、后通过光电门A、B,计时装置测出钢球通过光电门A、B的时间分别为。用钢球通过光电门的平均速率表示钢球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为h,当地的重力加速度为g。
①用游标卡尺测量钢球的直径,读数如图乙所示,钢球直径为D=_____cm。
②要验证机械能守恒,只要比较_____。
正确答案
解析
①主尺读数+游标尺读数=9mm+0.05×10mm =9.50mm=0.950cm;
②验证机械能守恒,只要验证,整理得:,而,代入可知,选项D正确。
③由匀变速运动中间时刻的速度小于中点位置的瞬时速度可知钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度。
知识点
某活动小组利用图甲装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中,先、后通过光电门A、B,计时装置测出钢球通过光电门A、B的时间分别为。用钢球通过光电门的平均速率表示钢球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为h,当地的重力加速度为g。
(1)用游标卡尺测量钢球的直径,读数如图乙所示,钢球直径为D=_____cm。
(2)要验证机械能守恒,只要比较_____。
A. 是否相等
B. 是否相等
C. 是否相等
D. 是否相等
(3)钢球通过光电门的平均速度_____(选填“>”或“<”)钢球球心通过光电门的瞬时速度。
正确答案
(1)0.950
(2)D
(3)<
解析
(1)主尺读数+游标尺读数=9mm+0.05×10mm =9.50mm=0.950cm;
(2)验证机械能守恒,只要验证,整理得:,而,代入可知,选项D正确。
(3)由匀变速运动中间时刻的速度小于中点位置的瞬时速度可知钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度。
知识点
下图是验证机械能守恒定律的实验。小圆柱由一根不可伸长的细线拴住,细线另一端固定在O点,在最低点附近放置一组光电门。将细线拉至水平后由静止释放,用光电门测出小圆柱运动到最低点的挡光时间△t,再用10分度游标卡尺测出小圆柱的直径d,如图所示,重力加速度为g。则
(1)小圆柱的直径d= cm;
(2)测出悬点到圆柱重心的距离,若等式______成立,说明小圆柱下摆过程机械能守恒;
(3)若在悬点O安装一个拉力传感器,测出绳子上的拉力F,则验证小圆柱作圆周运动在最低点向心力的公式还需要测量的物理量是 (用文字和字母表示),若等式F=___________成立,则可验证小圆柱作圆周运动在最低点向心力的公式。
正确答案
(1)1.02cm
(2)
(3)小圆柱的质量m ;
解析
略
知识点
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