- 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，得到一条纸带如图所示，图中O点为打点计时器打下的第一点，可以看做重物运动的起点，若重物的质量为0.50kg，己知相邻两点时间间隔为0.02s，图中长度单位是cm，g取10/m2，则打点计时器打下B点时，重物的速度vB=______m/s．从起点O到打下B点的过程中，重力势能的减小量△EP=______J，经过计算发现动能的增加量略小于重力势能的减少量，为什么______．（以上计算结果均保留两位有效数字）
正确答案
利用匀变速直线运动的推论得：
vB=
从起点O到打下B点的过程中，重力势能减小量△Ep=mgh=0.5×10×0.0486J=0.24J．
重物带动纸带下落过程中，除了重力还受到较大的阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能，所以动能的增加量略小于重力势能的减少量．
故答案为：0.97； 0.24； 重物克服阻力做功．
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赫．查得当地的重力加速度g=9.80米/秒2．测得所用的重物的质量为1.00千克．实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作0，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点．经测量知道A、B、C、D各点到0点的距离分别为62.99厘米、70.18厘米、77.76厘米、85.73厘米．根据以上数据，可知重物由0点运动到C点，重力势能的减少量等于______焦，动能的增加量等于______焦（取3位有效数字）．
正确答案
根据重力做功和重力势能的关系可知：
重力势能减小量：△Ep=mgh=1.0×9.8×0.7776J=7.62 J．
根据匀变速直线运动规律可知C点的速度为：vc=
所以动能的增量为：△Ek=
故答案为：7.60，7.57．
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．D2(
B．D2(
C．D2(
D．D2(
（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）游标卡尺的主尺读数为：0.9cm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为0.05×10mm=0.50mm，所以最终读数为：0.950cm．
（2）利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故：v=
根据机械能守恒的表达式有：mgh=
即只要比较D2(
故选D．
（3）根据匀变速直线运动的规律得钢球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度，
所以钢球通过光电门的平均速度＜钢球球心通过光电门的瞬时速度，
由此产生的误差不能通过增加实验次数减小．
故答案为：（1）0.950cm
（2）D
（3）＜，不能
某实验小组用图甲装置测自由落体的加速度．其操作步骤如下：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．闭合开关接通电源，同时释放悬挂纸带的夹子打出一条纸带；
D．重复步骤 C几次，从打出的纸带中选取较理想的一条，测出纸带上连续一些点的距离如图乙所示．
E．根据测量的数据算出重力加速度．
以上步骤中有错误，指出其错误步骤（填代号）并改正之：______，图乙中记录错误的数据是______．用这种方法测出的重力加速度总比实际的重力加速度小，其原因是______．
正确答案
打点计时器的工作电源是交流电源，故B中直流应该为交流；实验时应先接通电源后释放纸带，故C中应该为先接通电源，之后释放纸带；
在相等的时间内位移之差总相等，则有：BC=0.77cm-1-0.19cm=0.58cm，CD=1.73cm-0.77cm=0.96cm，DE=3.07cm-1.73cm=1.34cm，所以BC=CD=DE=EF，
因此记录数据错误的是4.8 cm．
因为纸带运动过程中存在阻力，所以用这种方法测出的重力加速度总比实际值偏小．
故答案为：“直流”改为“交流”；“同时”改为“然后”；4.8；纸带和重锤受到阻力作用．
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=0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.8m/s2，那么
（1）计算B点瞬时速度时，甲同学用
（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______m/s2，从而计算出阻力f=______N．
（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．物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75W，额定电压值已模糊不清．他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U=
A．电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）
B．电流表A1（量程150mA，内阻约2Ω）
C．电流表A2（量程500mA，内阻约0.6Ω）
D．滑动变阻器R1（0～20Ω）
E．滑动变阻器R2（0～100Ω）
F．电源E（电动势4.0V，内阻不计）
G．开关S和导线若干
H．待测灯泡L（额定功率0.75W，额定电压未知）
（1）在下面所给定的实线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择______（填“A1”或“A2”）；滑动变阻器选择______（填“R1”或“R2”）．
（2）从图线上分析该灯泡的额定电压应为______V；这一结果大于开始时的计算结果，原因是______．
正确答案
Ⅰ（1）、由于实验过程中重物和纸带会受到空气和限位孔的阻力作用，导致测得的加速度小于当地的重力加速度，所以求速度时不能用
（2）、根据△x=a
（3）、根据mgh=
Ⅱ（1）、由P=
（2）、根据U-I图象读出U=2.5V，I=300mA时，P=UI=0.75W，所以该灯泡额定电压为U=2.5V（2.4～2.6均可），这一结果大于开始时的计算结果，说明灯泡的电阻随温度的升高而增大（或灯泡的冷态电阻小于正常工作是的电阻）．
故答案为Ⅰ（1）乙，（2）9.5，0.06，（3）能
Ⅱ（1）
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