- 验证机械能守恒定律
- 共364题
“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法。若实验中所用的重锤质量m=l kg,打点纸带如图所示,打点时间间隔为0.02 s,则记录B点时,重锤的速度_________,重锤动能
_________。从开始下落起至B点,重锤的重力势能减少量是_________,因此可得出的结论是_________________________________。(结果保留3位有效数字,g取9.8m/s2)
正确答案
0.590 m/s;0.l74 J;0.172J;在实验误差允许的范围内,机械能守恒
(1)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,用导线a、b、c、d、e、f、g、h按图1所示方式连接电路,电路中所有元器件都完好.
①合上开关后,若电压表的示数为2V,电流表的指针有微小偏转,小灯泡不亮,则一定断路的导线为______.
②合上开关后,若反复调节滑动变阻器,小灯泡亮度发生变化,但电压表、电流表的示数不能调为零,则断路的导线为______.
③请在下面的虚线框内画出实验原理图
(2)某实验小组利用如图8甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒.图乙所示是用游标卡尺测量遮光条的宽度,其读数为d=______ cm;实验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t=1.2×10-2 s,则滑块经过光电门时的瞬时速度为______ m/s.在本实验中,为了验证系统的机械能是否守恒,需要测量的物理量除了钩码的质量外,还需要测量______和______.
正确答案
(1)①合上开关后,若电压表的示数为2V,电流表的指针有微小偏转,小灯泡不亮,一定断路的导线为d.
②合上开关后,若反复调节滑动变阻器,小灯泡亮度发生变化,但电压表、电流表的示数不能调为零,知滑动变阻器
由分压式接法变成限流式接法,知一定断路的导线为g.
③电路图如图所示.
(2)游标卡尺的读数为:5mm+0.1×2mm=5.2mm=0.52cm.
滑块经过光电门时的瞬时速度为:v==
m/s=0.43m/s.
为了验证系统的机械能是否守恒,即判断系统动能的增加量与系统重力势能的减小量是否守恒,所以还需要测量的物理量有:滑块上遮光条的初始位置到光电门的距离、滑块的质量.
故答案为:(1)①d ②g ③如图
(2)0.52,0.43,滑块上遮光条的初始位置到光电门的距离,滑块的质量.
某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时,用质量m=1kg的物体自由下落,通过打点计时器在纸带上记录运动过程,所接电源为50Hz的交流电源,纸带上O点为重锤自由下落时纸带打点的起点,选取连续的几个点为计数点A、B、C、D.各计数点与O点距离如上图所示,单位为mm,g=9.8m/s2,从开始下落算起,打点计时器记录B点时,重锤动能的增量△EkB=______(取2位有效数字),重锤势能减少△EP=______(取2位有效数字),通过多次计算,将发现数值△EP略______△Ek (选填“大于”、“等于”、“小于”),造成这个结果的主要原因是______.
正确答案
根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,有:
vB==
=0.425m/s
所以动能的增量为:
△Ek=m
-0=0.48J
重力做功等于重力势能的减小量,因此有:
△EP=mghOB=0.49J
由于小球下落过程中,受到摩擦阻力作用,因此重力势能没有全部转为动能,一部分被克服阻力做功消耗掉了.
故答案为:0.48J,0.49J,大于,重锤下落过程中克服阻力做功,机械能有损失.
在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1.00㎏的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列点.如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带,O为第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出).已知打点计时器每隔0.02 s打一次点,当地的重力加速度g=9.80m/s2.那么:
(1)纸带的______端(选填“左”或“右’)与重物相连;
(2)根据图上所得的数据,应取图中O点和______点来验证机械能守恒定律;
(3)从O点到所取点,重物重力势能减少量△EP=______J,动能增加量△EK=______J;(结果取3位有效数字)
(4)实验的结论是______.
正确答案
(1)下落过程为匀加速运动,物体运动速度渐渐变大,故打点间距应变大,所以纸带的左端与重物相连;
(2)要验证机械能守恒,应求得某点的速度才行,由数据可得B的速度,故选B点
(3)从O到B的距离:h=19.20cm;B的速度为v=cm/s=1.92m/s
故△EP=mgh=1.00×9.80×19.20×10-2J=1.88J
△Ek==
×1.00×1.922J=1.84J
(4)结论是:在误差允许的范围内,机械能守恒
答:(1)纸带的左端与重物相连
(2)选B点
(3)重物重力势能减少量1.88J,动能增加量1.84J
(4)由数据对比可得:△EP略大于△EK,由于该实验存在空气阻力和纸带与振针之间的摩擦.考虑误差因素,结论是:在误差允许的范围内,机械能守恒
在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中:
(1)产生误差的主要原因是____。
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.重物的实际末速度v大于gt
D.重物的实际末速度v小于gt
(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l.0 mm、1.9 mm、4.0 mm。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,可量得BG间的距离h=_____,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)D
(2)丙;先释放了重物,后接通电源
(3)d6-d1,,
,
,2gh
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