- 实验:验证机械能守恒定律
- 共364题
在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,查得当地重力加速度g=9.80 m/s2,测得所用的重物的质量为1.00 kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带,把第一个点记作O,另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点。经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm。根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量等于________J,动能的增加量等于________J(取三位有效数字)。在实验中发现,重物减小的重力势能总大于重物增加的动能,其主要原因是____________。
正确答案
7.62,7.56,纸带与打点计时器间有摩擦阻力或存在空气阻力
某同学利用“验证机械能守恒定律”的实验装置探究重锤的速度随时间的变化规律。使用交流电源的频率为50Hz,让重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,每相邻两计数点间还有4个打下的点(图中未标出),打下图中D点时纸带的速度vD=___________m/s(保留三位有效数字),该同学处理纸带后得数据如下表,请在坐标纸上作出其速度v-时间t图象。若该同学根据图线测出的重力加速度明显小于当地实际的重力加速度,试分析可能的原因:______________________。
正确答案
3.56,图如下,受到摩擦阻力和空气阻力的作用
(1)在“验证机械能守恒定律”的实验中,有下列器材可供选择:
A、带夹子的铁架台
B、电火花计时器
C、220V交流电源
D、 纸带
E、带夹子的重物
F、秒表
G、天平
H、刻度尺
其中不必要的器材有_______________;(填器材前面的字母)
(2)在实验中,已知打点计时器所用电源频率为50Hz。已知当地的重力加速度g=9.80m/s2。所用重物的质量为0.50kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带,把第一点计作O,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点,如图所示。经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为23.77cm、28.20cm、33.00cm、38.20cm。根据以上数据,可知打C点时重物的速度为_______________m/s,重物由O点运动到C点,重力势能的减少量等于_______________J,动能的增加量等于_______________J。(取3位有效数字)
正确答案
(1)FG
(2)2.50,1.62,1.56
利用如图所甲示的装置“验证机械能守恒定律”
(1)电磁打点计时器应接______电源.(“低压交流”、“低压直流”或“220V交流”)
(2)实验部分步骤如下:
A.沿竖竖直方向固定好打点计时器,把纸带下端挂上重物,穿过打点计对器.
B.将纸带下端靠近打点计时器附近静止,先释放纸带,后接通电源,打点计时器在纸带上打下一系列的点.
C.关闭电源,取下纸带,测量.
以上A、B、C三步中,存在错误操作的一步是______填写步骤序号)
(3)图乙为用正确操作打出的一条纸带,用刻度尺测出OA、AC、CE之间的距离分别为S1、S2、S3.设打点计时器的频率为f,重物质量为m,当地重力加速度为g,则打C点时重物妁速度v=______.打点O到打点C的过程中重物增加的动能△EK=______,减少的重力势能△EP=______(用题中提供的符号表示)
(4)重物在下落过程中不可避免的受到阻力的作用,导致实验测得的△EK______△EP(诜填“大于”、“小于”或“等于”)
正确答案
(1)打点计时器应接交流电源.
(2)应该先接通电源,后释放纸带.
开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放重锤,让它带着纸带一同落下,如果先放开纸带让重物下落,再接通打点计时时器的电源,由于重物运动较快,不利于数据的采集和处理,会对实验产生较大的误差.
(3)利用匀变速直线运动的推论v
vC=
打点O到打点C的过程中重物增加的动能△EK=EkC-0=
重力势能减小量△Ep=mgh=mg(s1+s2)
(4)由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力,重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能,所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量
实验测得的△EK小于△EP.
故答案为:(1)低压交流 (2)B
(3),
,mg(s1+s2)
(4)小于
某同学设计了以下的实验来验证机械能守恒定律:在竖直放置的光滑的塑料米尺上套一个磁性滑块m,滑块可沿米尺自由下落。在米尺上还安装了一个连接了内阻很大数字电压表的多匝线框A,线框平面在水平面内,滑块可穿过线框,如图所示。把滑块从米尺的0刻度线处释放,记下线框所在的刻度h和滑块穿过线框时的电压U。改变h,调整线框的位置,多做几次实验,记录各次的h,U。
(1)如果采用图象法对得出的数据进行分析论证,用图线______(选填“U-h”或“U2-h”)更容易得出结论。
(2)影响本实验精确程度的因素主要是______(至少列举一点)。
正确答案
(1)
(2)空气阻力(或电磁感应损失机械能)
利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验。
(1)在验证机械能守恒定律的试验中,没有必要进行的操作是____________。
A.用天平测重物的质量
B.用秒表测重物下落的时间
C.用打点计时器记录重物下落的信息
D.用纸带记录测量重物下落的高度
(2)该实验所用打点计时器的电源频率为50Hz,A、B、C为纸带中选取的三个计数点,每两个计数点之间还有4个点未画出,则每两个计数点之间的时间间隔=____________,打点计时器在打下计数点B时,物体的下落速度为B=____________ 。(小数点后保留两位有效数字)
(3)由于该实验中存在阻力做功,所以实验测得的重物的重力势能的减少量____________动能的增加量(选填“<”,“>“=”)。
正确答案
(1)AB
(2)0.1,1.96
(3)>
利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验。
(1)在验证机械能守恒定律的试验中,没有必要进行的操作是____________。
A.用天平测重物的质量
B.用秒表测重物下落的时间
C.用打点计时器记录重物下落的信息
D.用纸带记录测量重物下落的高度
(2)该实验所用打点计时器的电源频率为50Hz,A、B、C为纸带中选取的三个计数点,每两个计数点之间还有4个点未画出,则每两个计数点之间的时间间隔=____________,打点计时器在打下计数点B时,物体的下落速度为B=____________ 。(小数点后保留两位有效数字)
(3)由于该实验中存在阻力做功,所以实验测得的重物的重力势能的减少量____________动能的增加量(选填“<”,“>“=”)。
正确答案
(1)AB
(2)0.1,1.96
(3)>
在用落体法验证机械能守恒定律时,某同学按照正确的操作选得纸带如下图。其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点。该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离为9.51、12.42、15.7(单位cm)。
(1)这三个数据中不符合有效数字读数要求的是___________,应记作___________cm。
(2)该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度g=9.80m/s2,他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度,则该段重锤重力势能的减少量为___________J,而动能的增加量为___________J(均保留3位有效数字,重锤质量1kg)。这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量___________动能的增加量(填>、<或=)。
正确答案
(1)OC;15.70
(2)1.22;1.20;>
在“验证机械能守恒定律”的实验中,质量为m的重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带通过打点计时器所打出一系列的点,对纸带上的痕迹进行测量就可以验证机械能守恒定律。如图所示,选取纸带上打出的五个连续点A、B、C、D、E,测出A点距起始点O的距离为s0,其余如图所示,使用电源的频率为f。
(1)打点计时器在打C 点时重锤的速度为____,打C点时重锤的动能为____;
(2)若不计阻力,打点计时器在打O点和C点的这段时间内重锤重力势能的减少量为____,在实验中,阻力是不可避免的,若阻力恒定,则重锤下落的加速度为____。
正确答案
利用如图l所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验,某次实验中得到如图2所示的纸带.
(1)测出点A、C间的距离为14.77cm,点C、E间的距离为16.33cm,已知当地重力加速度为9.8m/s2,打点计时器所用交流电源的频率为50Hz,重锤的质量为m=l.0kg,则C点对应的速度是______m/s(保留三位有效数字),重锤在下落过程中、受到的平均阻力大小F=______N.
(2)利用O、C两点进行验证(O为纸带上的第一个点),经计算发现重锤增加的动能略大于重锤减少的重力势能,则出现这一问题的原因可能是______(填序号).
A.重锤的质量测量大了
B.重锤下落时受到的阻力过大
C.O、C之间的距离测小了
D.O、C之间的距离测大了
E.交流电的实际频率大于50Hz
F.交流电的实际频率小于50Hz.
正确答案
(1)C点的即时速度等于AC段的平均速度,即:vC==
=3.89m/s;
利用匀变速直线运动的推论△x=at2求出物体下落的加速度为:a==
=9.75m/s2
根据牛顿第二定律可以得到mg-f=ma,所以有:
f=mg-ma=m(g-a)=1×(9.8-9.75)N=0.05N
(2)重锤增加的动能略大于重锤减少的重力势能,说明测量的物体的速度偏大或者是物体的重力势能偏小,
A、由重锤下落过程中mgh=mv2可知,重锤的质量与实验的数据无关,所以重锤的质量测量错误不会影响实验的数据,故A错误;
B、重锤下落时受到的阻力过大,会使物体的速度减小,不会使物体的动能变大,故B错误;
C、O、C之间的距离测小小,则导致物体的重力势能偏小,故C正确,D错误;
E、交流电源的频率小于50Hz.此时点之间的时间间隔大于0.02s,仍按照0.02s计算时,测量的速度大于真实的数值,导致重锤增加的动能略大于重锤减少的重力势能,故F正确,E错误;
故选:CF.
故答案为:(1)3.89,0.05,(2)CF
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