- 验证机械能守恒定律
- 共87题
22.某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验,实验装置如图所示,图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器。实验时测得小物体上宽度为d的挡光片通过A的挡光时间为t1,通过B的挡光时间为t2,重力加速度为g。为了证明小物体通过A、B时的机械能相等,还需要进行一些实验测量和列式证明。
(1)下列必要的实验测量步骤是______。
A.用天平测出运动小物体的质量m
B.测出A、B两传感器之间的竖直距离h
C.测出小物体释放时离桌面的高度H
D.用秒表测出运动小物体由传感器A到传感器B所用时间Δt
(2)若该同学用d和t1、t2的比值分别来反映小物体经过A、B光电门时的速度,并设想如果能满足________关系式,即能证明在自由落体过程中小物体的机械能是守恒的。
正确答案
(1)B (2)(d/t2)2-(d/t1)2=2gh
解析
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知识点
11.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m=1.00kg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为第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点.已知打点计时器每隔0.02s打一个点,当地的重力加速度为g=9.80m/s2,那么:
(1)根据图上所得的数据,应取图中O点到___________点来验证机械能守恒定律;
(2)从O点到(1)问中所取的点,重物重力势能的减少量△Ep=___________ J,动能增加量△Ek=___________J (结果取三位有效数字);
(3)若测出纸带上所有各点到O点之间的距离,根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h,则以为纵轴,以h为横轴画出的图象是图2中的___________.
正确答案
(1)B
(2)1.88 1.84
(3)A
解析
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知识点
22. 在“验证机械能守恒定律”实验中,某研究小组采用了如图甲所示的实验装置。实验的主要步骤是:在一根不可伸长的细线一端系一金属小球,另一端固定于0点,记下小球静止时球心的位置0',在O'处放置一个光电门,现将小球拉至球心距O'高度为h 处由静止释放,记下小球通过光电门时的挡光时间Δt。
(1)如图乙,用游标卡尺测得小球的直径d=____cm
(2)该同学测出一组数据如下:高度h=0.2 m,挡光时间Δt=0.0052 s,设小球质量为m,g=9.8 m/s2 。计算小球重力势能的减小量ΔEp=______,动能的增加量ΔEk=______,得出的结论: ______,分析误差产生的原因是______。
正确答案
(1)1.02
(2) 1.96m 1.92m 在误差范围内,小球机械能守恒 克服空气阻力做功
解析
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知识点
28.某同学利用如图a所示的实验装置验证机械能守恒定律。弧形轨道末端水平,离地面的高度为H。将钢球从轨道的不同高度h处静止释放,钢球的落点距轨道末端的水平距离为s。
(1)若轨道完全光滑,s2与h的理论关系应满足s2=___________(用H、h表示);
(2)该同学根据实验测量得到的数据,在坐标纸上作出s2-h关系图
对比实验结果与理论计算得到的s2-h关系图线发现,实际测量值与理论值差异十分显著,写出造成上述偏差的原因是(写出两个原因):
①_________________________;
②_________________________。
正确答案
(1)4hH
(2)①小球与轨道间有摩擦
②小球发生转动
解析
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知识点
22.某同学利用如图所示装置探究平抛运动中机械能是否守恒.在斜槽轨道的末端安装一个光电门B,调节激光束与球心等高,斜槽末端水平.地面上依次铺有白纸、复写纸,让小球从斜槽上固定位置A点无初速释放,通过光电门后落在地面的复写纸上,在白纸上留下打击印.重复实验多次,测得小球通过光电门的平均时间为2.50 ms.(当地重力加速度g=9.8 m/s2,计算结果保留三位有效数字)
①用游标卡尺测得小球直径如图所示,则小球直径为d=________cm,由此可知小球通过光电门的速度vB=________m/s;
②实验测得轨道离地面的高度h=0.441 m,小球的平均落点P到轨道末端正下方O点的距离x=0.591 m,则由平抛运动规律解得小球平抛的初速度v0=________m/s;
③在误差允许范围内,实验结果满足小球通过光电门的速度vB与由平抛运动规律求解的平抛初速度v0满足__________关系,就可以认为平抛运动过程中机械能是守恒的.
正确答案
(1)0.50 2.00
(2)1.97
(3)v0=vB
解析
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知识点
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