- 验证机械能守恒定律
- 共87题
⑴(6分)实验小组利用光电计时器验证物块沿斜面下滑过程中机械能守恒,装置如图甲,让小物块从斜面顶端滑下,若测得小物块通过A、B光电门时的速度为v1和v2,AB之间的距离为L,斜面的倾角为α,重力加速度为g.
①图乙表示用螺旋测微器测量物块上遮光板的宽度l,由此读出l=________mm.
②若实验数据满足关系式 则验证了物块沿斜面下滑过程机械能守恒。
③本实验的误差主要来源于斜面对物块的 而造成物块机械能的损失。
(2) (12分)某同学欲用下列器材测量一电阻丝的电阻Rx :电源E、电流表、电压表各一只、滑动变阻器R、电阻箱Rp、开关、导线若干,他设计的电路图如图(a)所示。
a,请按电路图在实物图(b)上连线(要求闭合S1前,滑动变阻器的滑动触头P处于正确的位置);
b,考虑到电流表、电压表是非理想电表,他进行了如下的实验步骤,请补充完整:先闭合S1,断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表指针均有合适偏转,记下此时两表示数分别为I1、U1;保持 的阻值不变,再闭合S2,记下电流表和电压表示数分别为I2、U2。
c,写出被测电阻Rx的表达式:Rx = (用I1、U1、I2、U2表示)。
d,此实验中电流表、电压表是非理想电表,被测电阻的测量值________真实值(选填“大于”、“等于”、“小于”) 。
e,用图(a)电路 测出电压表的内阻(填“不能”或“能”)。
正确答案
(1)①5.700mm (5.698~5.702可给2分)(2分) ②(2分)
(说明:不扣分) ③摩擦力做负功(2分)
(2)(12分) 答案:a 实物图连线如右图所示,(3分)
b Rp (2分)
c (3分)
d 等于 (2分)
e 能 (2分)
解析
略
知识点
(1)利用如图实验装置探究重锤下落过程中动能与重力势能的转化问题。
① 实验操作步骤如下,请将步骤B补充完整:
A. 按实验要求安装好实验装置;
B. 使重锤靠近打点计时器,接着先________,后________,打点计时器在纸带上打下一系列的点;
C. 下图为一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一点,分别测出若干连续点A、B、C……与O点之间的距离h1、h2、h3……。
② 已知打点计时器的打点周期为T,重锤质量为m,重力加速度为g,结合实验中所测的h1、h2、h3,可得重锤下落到B点时的速度大小为________,纸带从O点下落到B点的过程中,重锤增加的动能为________,减少的重力势能为________。
③ 取打下O点时重锤的重力势能为零,计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep,建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep,根据以上数据在下图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ,已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1=2.94 J/m,请计算图线Ⅱ的斜率k2=________ J/m(保留3位有效数字),重锤和纸带下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为________(用k1和k2表示)。
(2)霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图丙所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH称为霍尔电压,且满足,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。
① 若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图丙所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与_________(填“M”或“N”)端通过导线相连。
② 已知薄片厚度d=0.40mm,该同学保持磁感应强度B=0.10T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表所示。根据表中数据在给定区域内(见答题卡)画出UH—I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为____________V(保留2位有效数字)。
③ 该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丁所示的测量电路,S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向_______(填“a”或“b”), S2掷向_______(填“c”或“d”)。为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中。在保持其它连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件_______和_______(填器件代号)之间。
正确答案
(1)①接通电源 放开纸带 ② ③2.80(2.73~2.87均可) (k1用mg表示也可)
(2)①M ②如图所示,1.5(1.4或1.6)③b,c;S1,E
解析
略。
知识点
21.甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验,乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验
(1)图1中A、B、C、D、E表示部分实验器材,甲同学需在图中选用的器材_____________乙同学需在图中选用的器材___________。(用字母表示)
(2)乙同学在实验室选齐所需器材后,经正确操作获得如图2所示的两条纸带①和②。纸带__________的加速度大(填①或者②),其加速度大小为____________。
正确答案
(1)AB;BDE(2)①;()
纸带②中前第1、2点与第2、3点的位移差为三个点的位移差为
根据逐差法可得纸带①的加速度大,大小为
解析
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知识点
如图34-1为验证机械能守恒定律的实验装置示意图,(1)实验时,需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。某班同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案。
a,用刻度尺测出物体下落的高度h,并测出下落时间t,
通过v=gt计算出瞬时速度。
b,用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过v=计算出瞬时速度。
c,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,
测算出瞬时速度v,并通过h=计算出高度h。
d,用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v。
以上方案中只有一种正确,正确的是__________,(填入相应的字母)
(2)某同学按照正确操作选的纸带如图34-2所示,其中O是起始点,是打点计时器连续打下的5个点,打点频率为50 Hz,该同学用毫米刻度尺测量O到各点的距离,并记录在图中(单位:cm),重物的质量为m=0.1 kg,重力加速度g=9.80 m/s2。根据以上数据当打点计时器打到D点时,重物重力势能的减少量为________J,动能的增加量为________J。(要求计算数值保留三位有效数字)
(3)实验中误差产生的原因________________________________________________
(写出两个原因)。
(4)通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据,提高实验的准确程度,从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v2,然后以________为纵轴,以________为横轴,根据实验数据作出图线,若在实验误差允许的范围内,图线是一条过原点且斜率为g的直线,则验证了机械能守恒定律。
(5)该装置也可用于精度要求不是很高的重力加速度g的测量,依据第(2)问中选取的纸带可计得重力加速度g=__________m/s2。
正确答案
(1)d
(2)0.190 0.186(0.187也可)
(3)下落过程中存在阻力;长度的测量
(4)
(5)9.69(9.50~9.75之间均可)注:此问有效数字不作要求
解析
略
知识点
某物理学习小组在“验证机械能守恒定律”的实验中(g取9.8m/s2):
① 他们拿到了所需的打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、铁架台、纸带夹和重物,此外还需要____________(填字母代号)
A.直流电源
B.交流电源
C.游标卡尺
D.毫米刻度尺
E.天平及砝码
F.秒表
② 先接通打点计时器的电源,再释放重物,打出的某条纸带如下图所示,O是纸带静止时打出的点,A、B、C是标出的3个计数点,测出它们到O点的距离分别为x1=12.16cm、x2=19.1cm和x3=27.36cm,其中有一个数值在记录时有误,代表它的符号是_______(选填“x1”、“x2”或“x3”)。
③ 已知电源频率是50Hz,利用②中给出的数据求出打B点时重物的速度vB=_________m/s。
④ 重物在计数点O、B对应的运动过程中,减小的重力势能为mgx2,增加的动能为,通过计算发现,mgx2_____(选填“>”、“<”或“=”),其原因是_________________。
正确答案
见解析。
解析
① BD
② x2
③ 1.90
④ >
纸带与限位孔间有摩擦或空气阻力
知识点
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