- 验证机械能守恒定律
- 共364题
(1)在“用打点计时器验证重锤做自由落体运动的过程中机械能守恒”的实验中,设重物的质量为m,它下落距离为h时速度为v,考虑到实验中阻力不可避免,则根据实验数据得到的结果,应当是______.
A. mv2正好等于mgh B.
mv2一定小于mgh
C. mv2不一定等于mgh D.
mv2大于mgh
(2)上述实验中选出的一条纸带如下图所示.其中O点为起始点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个点,打点计时器通以50Hz的交流电,用最小刻度为mm的刻度尺,测得OA=11.13cm,OB=17.69cm,OC=25.9cm.记录的这三个数据中不符合有效数字要求的是______,应写成______cm.在记数点A和B之间、B和C之间还各有一个点未画出.重锤的质量是0.5kg.根据以上数据,打B点时,重锤的重力势能比开始减少了______ J,这时它的动能是______ J(g=9.8m/s2,结果取三位有效数字).
正确答案
(1)重锤下落过程中不可避免的受到摩擦阻力作用,下落过程中克服阻力做功,根据功能关系可知,重力势能转化为动能和其它形式的能量,因此最后动能的增加量一定小于势能的减小量,故ACD错误,B正确.
故选B.
(2)重力势能减小量△Ep=mghOB=0.5×9.8×0.1769J=0.867J.
匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度,因此有:
vB==
=1.846m/s
△Ek==0.852J.
故答案为:25.9 cm(或OC段);25.90; 0.867;0.852.
利用打点计时器研究一个约1.4m高的商店卷帘窗的运动.将纸带粘在卷帘底部,纸带通过打点计时器随帘在竖直面内向上运动.从某时刻计时,打印后的纸带如图所示,纸带中AB、BC、CD…每两点之间的时间间隔为0.10s,数据如表格所示.
(1)AD段的加速度为______m/s2,AK 段的平均速度为______m/s.
(2)绘出卷帘窗运动的v-t图线.
正确答案
(1)根据△x=aT2得,aAD==5m/s2,AK段的总位移为139cm=1.39m,则平均速度
=
=
m/s=1.39m/s.
(2)在速度-时间图象中描出个时刻的速度,连线时注意能连到同一直线上的点应用直尺连到直线上,明显不在同一直线点尽量用平滑曲线连
接;如图所示.
故答案为:(1)aAD=5m/s2,vAK=1.39m/s
(2)如图所示.
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,查得当地的重力加速度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O点的距离分别为62. 99 cm、70.18 cm、77. 76 cm、85. 73 cm,如图所示,根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量为__________J,动能的增加量等于__________J(保留三位有效数字).
正确答案
7. 62;7.56
用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,
重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点痕进行测量,即验证机械能守恒定律.
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
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.用天平测出重锤的质量;
D.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;
E.测量纸带上某些点间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
其中没有必要进行的或者操作不当的是______.
(2)在验证机械能守恒定律的实验中,质量m=1kg的重锤自由下落,在纸带上打出了一系列的点,如图2所示,相邻记数点时间间隔为0.02s,长度单位是cm,g取9.8m/s2.求:
①打点计时器打下记数点B时,物体的速度VB=______ (保留三位有效数字);
②从点O到打下记数点B的过程中,物体重力势能的减小量△EP=______,动能的增加量△EK=______(保留三位有效数字);
③根据题中提供的条件,可求出重锤实际下落的加速度a=______.(保留三位有效数字)
(3)即使在实验操作规范,数据测量及数据处理很准确的前提下,该实验测得的△EP 也一定略大于△EK,这是实验存在系统误差的必然结果,试分析该系统误差产生的主要原因.______.
正确答案
(1)A.按照图示的装置安装器件,A正确
B、打电计时器应使用交流电源,故B错误
C、本实验中,等式两端都含有物体的质量这一物理量,可直接约掉,故无需测定,故C无必要
D、应先接通电源,后释放铁夹,故D错误
E、试验中,选择一些清晰的点,测量纸带上某些点间的距离即可,故E正确
F、根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能,故F正确
故选BCD
(2)①vB==
×10-2m/s=3.89m/s
②△EP=mg△h=1×9.8×77.76×10-2J=7.62J
△Ek==
×1×3.892J=7.57J
③由匀变速运动规律得:hBC-hAB=at2
故a==
×10-2m/s2=9.75m/s2
(3)该系统误差产生的主要原因是重锤和纸带都受到阻力的作用,因此机械能有损失
答:(1)BCD (2)①3.89m/s ②7.62J 7.57J ③9.75 m/s2
(3)原因是重锤和纸带都受到阻力的作用,因此机械能有损失
用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一 系列的点,对纸带上的点 痕进行测量,据此验证机械能守恒定律.
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
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.用天平测出重锤的质量;
D.释放纸带,立即接通电源开关打出一条纸带;
E.测量纸带上某些点间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增 加的动能.
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是______.(将其选项对应的字母填在横处)
(2)在验证机械能守恒定律的实验中,若以v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据
绘出v2---h的图象应是______,才能验证机械能守恒定律;
v2---h 图象的斜率等于______的数值.
正确答案
(1)B:将打点计时器应接到电源的“交流输出”上,故B错误.
C:因为我们是比较mgh、 mv2的大小关系,故m可约去比较,不需要用天平.故C错误.
D:因为我们是比较mgh、 mv2的大小关系,故m可约去比较,不需要用天平.
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.故D错误.
故选BCD.
(2)利用v2-h图线处理数据,物体自由下落过程中机械能守恒,mgh=
mv2,即
v2=gh
所以以v2为纵轴,以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线.
那么v2-h图线的斜率就等于重力加速度g.
故答案为:
(1)BCD;( 2)过原点的倾斜直线 重力加速度.
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