- 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,按要求组装好仪器,让质量m=1kg的重物自由下落做匀加速直线运动,并在纸带上打出了一系列的点,如图所示.O为打下的第一个点,A、B、C三个相邻计数点之间的时间间隔为0.04s,则打点计时器打下计数点B时重物速度为vB=______m/s,从打下点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量为△EP=______J(取g=9.8m/s2),此过程动能的增加量为△EK=______J.
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==
=2.20m/s
根据重力势能的定义式得出:从点p到打下计数点D的过程中,重锤重力势能减小量:
△EP=mgh=1.0×9.8×0.25J=2.45J;
动能的增量为:
△Ek=m
=
×1×(2.20)2=2.42J
故答案为:2.20,2.45,2.42.
(1)某同学用如图所示的装置测定重力加速度:
①电火花计时器的工作电压为______,频率______.
②打出的纸带如图所示,实验时纸带的______端应和重物相连接.(选填“甲”或“乙”)
③实验中在纸带上连续打出点1、2、3、…、9,如图所示,由纸带所示数据可算出实验时的加速度为______m/s2.
④当地的重力加速度数值为9.8m/s2,请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的主要原因______.
(2)某同学在做测金属丝电阻率的实验中,取一根粗细均匀的康铜丝,其中有两个步骤是用螺旋测微器测出康铜丝的直径d和用伏安法测量的康铜丝的电阻R.
①用螺旋测微器测量康铜丝直径如丙图所示,由图可知其直径为______mm.
②图乙是测量康铜丝电阻的原理图,根据原理图在如图甲所示的实物图中画出连线.
③利用上面的电路图测出的电阻值比真实值______(填“偏大”或“偏小”),这种误差叫做______误差(填“系统”或“偶然”).
正确答案
(1)①电火花打点计时器用220V交流电,频率50Hz;
②纸带做自由落体运动,所以乙端与重物相连;
③由△X=gT2知,g==9.4m/S2;
④测量值有误差的原因:空气阻力、摩擦阻力;
(2)①螺旋测微器的读数为:主尺+半毫米+转筒=1+0.5+38.0×0.01=1.880mm;
②电路如图
③电压值是真实的,由于电压表的分流,电流偏大,故测量的电阻偏小,此种误差属于系统误差.
故答案为:(1)①交流220 V,50 Hz;②乙③9.4④空气阻力、摩擦阻力;
(2)①1.880②电路连接如图所示③偏小,系统.
在验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1kg的重锤由静止下落,在纸带上打出了一系列的点,如图所示,相邻点之间的时间间隔为T=0.02s,O点为静止开始的第一个点,OA=19.60cm,OB=23.70cm,OC=28.20cm,g取10m/s2,求:
(1)打下点B时,重锤的速度vB=______m/s.
(2)从O点到打下B点的过程中,重锤重力势能的减小量△EP=______J;动能的增加量△Ek=______J.
正确答案
(1)根据=
可得,
=
,代入数据
=2.15m/s;
(2)从O点到打下B点的过程中,重锤重力势能的减小量△=mg×OB,代入数据
=2.37J,动能增量△
=
m
,代入数据
=2.31J
故答案为(1)2.15
(2)2.37,2.31
(1)光电计时器结构如图a所示,当有物体从M、N间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间,若知物体的长度,就可知道物体通过光电门的速度.如图b,E、F为上下两个光电门,现要利用此装置探究机械能守恒定律.
①读出如图c游标卡尺测量的物块A厚度为______cm.
②让物块A从某一位置下落,通过测量并计算得出它通过光电门E和F的速度分别为v1和v2,已知当地重力加速度为g,若要探究物块在EF之间运动的过程机械能是否守恒,还需测量的物理量为______.若______和
______在误差允许的范围内相等,则可说明物块的机械能守恒.(用物理量的字母符号表示)
(2)(用伏安法测量某一较大阻值的电阻Rx,为了避免电表内阻的影响造成误差,采用如图d的实验电路,其中R为高精度的电阻箱,S为单刀双掷开关.请完成有关内容:
①主要实验步骤如下:
A.开关S拨向1,______,使电压表和电流表有一合适的读数U和I.
B.初步估测电阻Rx的大小.
C.调节电阻箱的阻值为Rx的估测值,再把开关S拨向2,微调电阻箱的阻值,使电压表的读数为U时电流表的读数为______,读出此时电阻箱的阻值R0.
②利用测得的数据,可得该电阻Rx=______.还可测得电流表的内电阻等于______.
正确答案
(1)①由图示游标卡尺可知,主尺示数为1.2cm,游标尺示数为1×0.1mm=0.01cm,
游标卡尺示数为1.2cm+0.01cm=1.21cm;
②用刻度尺测出E、F两点间的距离L,如果物体从E到F过程中动能的变化量m(
-
)与物体重力势能的变化量
mgL在误差允许的范围内相等,则可说明物块的机械能守恒.
(2)①A、开关S拨向1,调节滑动变阻器,使电压表和电流表有一合适的读数U和I.
C.调节电阻箱的阻值为Rx的估测值,再把开关S拨向2,微调电阻箱的阻值,使电压表的读数为U时电流表的读数为I,读出此时电阻箱的阻值R0.
②由欧姆定律可得:开关在1位置时:=RX+RA,开关在2位置时:
=R0+RA,由此可知,RX=R0,RA=
-R0;
故答案为:(1)①1.21;②E、F之间的距离L;m(
-
);mgL;
(2)①A、调节滑动变阻器;C、I; ②R0;-R0.
某同学利用如图(1)所示的实验装置验证机械能守恒定律.倾角θ=37°的轨道末端有一段很短的光滑小圆弧,可使钢球从离地H的高度处水平飞出.将钢球从轨道的不同高度h静止释放,测出相应的钢球落点距轨道末端的水平距离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),该同学根据理论值在图(2)中做出了s2-h关系图象.
(2)该同学经实验测量得到一组数据,如下表所示:请在图(2)的坐标纸上做出实验所得的s2-h关系图.
(3)对比实验结果与理论计算得到的s2-h图象,自同一高度释放的钢球,水平抛出的实际速率______(填“大于”或“小于”)理论值.
(4)该同学通过分析确定是因为轨道的粗糙造成了实验得到的图象与理论图象有较大的差异,请根据两个图象算出倾斜轨道与钢球间的动摩擦因素μ=______.
正确答案
(1)物体在光滑轨道上下落时,机械能守恒有:mgh=mv2 ①
平抛后有:
水平方向:s=v0t ②
竖直方向:h=gt2 ③
联立①②③解得:s2=4Hh.
故答案为:4Hh.
(2)由图知,斜率k=2,由k=4H,得H=0.5m
利用描点法得出图象如下所示:
(3)对比实验结果与理论计算得到的s2--h关系图线中发现:自同一高度静止释放的钢球,也就是h为某一具体数值时,理论的s2数值大于实验的s2数值,根据平抛运动规律知道同一高度运动时间一定,所以实验中水平抛出的速率小于理论值.
故答案为:小于.
(4)钢球下滑过程需要克服摩擦力做功,根据动能定理有:
mgh-Wf=mv2=
m(s
)2
Wf=mgμcosθ×
从图中选择合适的点代入解得:μ=0.26.
故答案为:0.26.
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