- 验证机械能守恒定律
- 共87题
8.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A、B的时间分别为tA、tB。用钢球通过光电门的平均速度表示钢球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20分度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.与gh是否相等
B.与2gh是否相等
C.与gh是否相等
D.与2gh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,由此产生的误差( )(选填“能”或“不能”)通过增加实验次数减小。
正确答案
(1)0.950
(2)D
(3) “<” 不能
解析
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知识点
21.DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示,小组同学在实验中利用小铁球从很光滑的曲面上滚下,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示小球距d点(最低点)的高度h,纵轴表示小铁球的重力势能EP、动能Ek或机械能E。试回答下列问题:
(1)图乙的图象中,表示小球的机械能E、动能Ek、重力势能EP随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是_______(按顺序填写相应图线所对应的文字);
(2)根据图乙所示的实验图象,可以得出的结论是:____________。
正确答案
(1)甲、丙、乙;
(2)忽略阻力作用,小球下落过程机械能守恒。
解析
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知识点
13.用如图实验装置验证m1 .m2组成的系统机械能守恒.m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.已知m1= 50g .m2=150g.某同学处理数据时,做出了图象,若由图象求出的重力加速度与当地的重力加速度在误差范围内相等,则验证了机械能守恒定律.该同学由图象求出的重力加速度g = m/s2(结果保留两位有效数字)
正确答案
9.7
解析
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知识点
26.某同学为验证系统机械能守恒定律,采用如图所示的实验装置.将气垫导轨调节水平后在上面放上A、B两个光电门,滑块通过一根细线与小盘相连.测得滑块质量M,小盘和砝码的总质量m,滑块上固定的挡光片宽度为d.实验中,静止释放滑块后测得滑块通过光电门A的时间为△tA,通过光电门B的时间为△tB.
(1)实验中,该同学还需要测量____________________________;
(2)实验测得的这些物理量若满足表达式________________________________即可验证系统机械能守恒定律.(用实验中所测物理量相应字母表示)
正确答案
(1)A、B两光电门之间的距离s;
(2)
解析
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知识点
14.在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中:
(1)动能增加量略小于重力势能减少量的主要原因是_____________。
A.重物下落的实际距离大于测量值
B.重物下落的实际距离小于测量值
C.重物下落受到阻力。
D.重物的实际末速度大于计算值。
(2)甲、乙、丙三位同学分别得到A、B、C三条纸带,它们的前两个点间的距离分别是1.0mm、1.9mm、4.0mm。那么一定存在操作错误的同学是________________
错误的原因是____________________
(3)有一条纸带,各点距A点的距离分别为d1,d2,d3,……,如图所示,各相邻点间的时间间隔为T,当地重力加速度为g。要用它来验证B和G两点处机械能是否守恒,则B点的速度表达式为vB___________,G点的速度表达式为vG_____________,若B点和G点的速度vB、vG和BG间的距离h均为已知量,则当_____________________时,机械能守恒。
正确答案
(1)C;
(2)丙; 先释放重物,后接通电源;
(3);
解析
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知识点
9.某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律。已知重力加速度为g。
①在实验所需的物理量中,需要直接测量的是_____,通过计算得到的是______。(填写代号)
A.重锤的质量
B.重锤下落的高度
C.重锤底部距水平地面的高度
D.与下落高度对应的重锤的瞬时速度
②在实验得到的纸带中,我们选用如图乙所示的起点O与相邻点之间距离约为2mm的纸带来验证机械能守恒定律。图中A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的原始点,F点是第n个点。设相邻点间的时间间隔为T,下列表达式可以用在本实验中计算F点速度vF的是______。
A. vF = g(nT )
B.vF =
C.vF =
D.vF=
③若代入图乙中所测的数据,求得在误差范围内等于________(用已知量和图乙中测出的物理量表示),即可验证重锤下落过程中机械能守恒。即使在操作及测量无误的前提下,所求
也一定会略______(选填“大于”或“小于”)后者的计算值,这是实验存在系统误差的必然结果。
④另一名同学利用图乙所示的纸带,分别测量出各点到起始点的距离h,并分别计算出各点的速度v,绘出v2-h图线,如图所示。从v2-h图线求得重锤下落的加速度g′= _________m/s2(保留3位有效数字)。则由上述方法可知,这名同学是通过观察v2-h图线是否过原点,以及判断______与______(用相关物理量的字母符号表示)在实验误差允许的范围内是否相等,来验证机械能是否守恒的。
正确答案
① B ;D
② C
③ ghn ;小于
④ 9.75(9.72~9.78);g ; g′
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知识点
21.I.在验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m=200g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)B点瞬时速度_________m/s。
(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a=__________m/s2。
(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?______________。(填“能”或“不能”)
Ⅱ.在测定金属的电阻率的实验中,所用金属电阻丝的电阻约为30.现通过以下实验测量该金属材料的电阻率
(1)用螺旋测微器测量电阻丝直径,其示数如图所示,则该电阻丝直径的测量d=_______mm
(2)实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材:
电压表Vl(量程0~3 V,内阻约3 k)
电压表V2(量程0~15V,内阻约15k)
电流表Al(量程0~100 mA,内阻约5)
电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.1)
滑动变阻器R1(o~5)
滑动变阻器R2(0~1 k)
电源E(电动势为4.5 V,内阻不计)
为了便于调节电路并能较准确的涮l也电阻丝的阻值,电流表应选___________,滑动变阻器应选__________。
(3)如图所示,将电阻丝拉直后两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,刻度尺的中间有一个可沿电阻丝滑动的触头P,触头的另一端为接线柱c,当用手按下触头P时,触 头P才与电阻丝接触,触头的位置可在刻度尺上读出。实验中改变触头P与电阻丝接触 的位置,并移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数I保持不变,分别测量出多组接入电路中电阻丝的长度L与对应的电压U。请在下图中完成实验电路的连接,部分已连好的线不能改动。(要求:能改变电阻丝的测量长度和进行多次测量)
(4)利用测量数据画出U—L图线,如图所示,其中()是U—L图线上的一个点的坐标.根据U—L图线,用电阻丝的直径d、电流I和坐标(
)可计算得出电阻丝的电阻率p=______。(用所给字母表示)
正确答案
I.
(1)1.92
(2)9.50
(3)能
Ⅱ.
(1)0.183(0.181——0.185)
(2)Al R1
(3)如图
(4)
解析
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知识点
8.某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律,实验的简易示意图如下,当有不透光物体从光电门间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.所用的XDS-007光电门传感器可测的最短时间为0.01ms.将挡光效果好、宽度为d=3.8×10-3m的黑色磁带贴在透明直尺上,从一定高度由静止释放,并使其竖直通过光电门.某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间△ti与图中所示的高度差△hi,并将部分数据进行了处理,结果如下表所示。(取g=9.8m/s2,注:表格中M为直尺质量)
(1)从表格中数据可知,直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用求出的,请你简要分析该同学这样做的理由是_________________________。
(2)请将表格中数据填写完整.=__________,△E k5 =__________,Mg△h5=__________
(3)通过实验得出的结论是:____________________。
(4)根据该实验请你判断下列k-△h图象中正确的是_______。
正确答案
(1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度
(2)4.22 ; 4.00M或4.01M; 4.01M或4.02M
(3)在误差允许的范围内,重力势能的减少量等于动能的增量
(4)C
解析
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21.验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示。
(1)安装打点计时器时,应使打点计时器的平面处在______平面内,且两个纸带限位孔的连线处在____________方向上。
(2)图乙为实验所得的一条纸带,在纸带上选取了点迹清晰、连续的3个点A、B、C,测出A、B、C与起始点O之间的距离分别为h1,h2,h3。已知打点周期为T,重物质量为m,当地重力加速度为g。从起始点O到打下点B过程中重物增加的动能___________,减少的重力势能
_____________。
(3)实验测得的_______
(填“大于”或“小于”)
正确答案
(1)竖直 竖直
(2);
(3)小于
解析
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知识点
11.在用重锤下落来验证机械能守恒时,现有的器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题:
(1)为完成此实验,除了所给的器材外,还需要的器材有_____________。(填入正确选项前的字母)
A.米尺
B.秒表
C.0~12V的直流电源
D.0~12V的交流电源
(2)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器材
B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上
C.用天平测出重锤的质量
D.先接通电源,后释放纸带,打出一条纸带
E.测量纸带上某些点间的距离
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能
其中操作不当或多余的步骤是:________________。
(3)某同学上交的实验报告中,显示重锤增加的动能略大于重锤减少的重力势能,则出现这一问题的可能原因是( )
A.重锤的质量测量错误
B.用公式v=gt计算各点的速度
C.交流电源的频率不等于50Hz
D.重锤下落时受到的阻力过大
正确答案
(1)AD
(2)BC
(3)BC
解析
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知识点
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