- 验证机械能守恒定律
- 共364题
在利用自由落体验证机械能守恒定律的实验中,得到了一条纸带,O为起始点(速度为0),A、B、C是连续的三个点,测得OA、OB、OC分别为3.15cm、5.00cm、7.05cm,设重物的质量为m kg,重力加速度为9.8m/s2,从开始下落到打下B点的过程中,重物减少的重力势能为______J(结果取两位有效数字),重物增加的动能为______J.
正确答案
从开始下落到打下B点的过程中,重物减少的重力势能△=mgOB=0.49m,打B点时的速度为v
=
=0.975m/s,重物增加的动能△
=
mv
=0.48m
故答案为0.49m,0.48m
在“验证机械能守恒定律”的一次实验中,质量m=1kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,P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)如图所示.(相邻记数点时间间隔为0.02s),那么:
(1)纸带的______(用字母“P”或“C”表示)端与重物相连;
(2)打点计时器打下计数点B时,物体的速度vB=______;
(3)从起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量△EP=______,此过程中物体动能的增加量△Ek=______;(g取9.8m/s2)(结果保留2位有效数字)
(4)通过计算,数值上△EP______△Ek(填“<”、“>”或“=”),这是因为:______.
正确答案
(1)重物在下落的过程中,速度越来越大,在相等时间内的位移越来越大,知纸带的P端与重物相连.
(2)B点的速度等于等于AC段的平均速度,则vB==
m/s=0.98m/s.
(3)从起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量△EP=mgh=1×9.8×0.0501J≈0.49J.
此过程中动能的增加量△Ek=mvB2=
×1×0.982≈0.48J.
(4)通过计算,数值上△Ep>△Ek,因为克服阻力做功,使得机械能损失.
故答案为:(1)P(2)0.98m/s(3)0.49J,0.48J(4)“>”,由于克服阻力做功使机械能损失
(1)在“验证机械能守恒定律”的实验中,利用重锤拖着纸带自由下落通过打点计时器并打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.
①在实验过程中,下列的说法正确的是:______.
A.必须使用的测量仪器有:打点计时器、天平和刻度尺
B.纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上
C.实验中其他条件不变时,选用重锤质量的大小不影响实验的误差
D.选纸带上任意两点的数据都可以验证机械能守恒定律
②按图a所示安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图b所示.图中O点为为打点起始点(速度为零).选取纸带上打出的连续点A、B、C、…,测出其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3,已知重锤质量为m,当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为T.为验证此实验过程中机械能是否守恒,需要计算出从打下O点到打下F点的过程中,重锤重力势能的减少量△Ep=______,动能的增加量△Ek=______( 用题中所给字母表示 ).
(2)用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,所用电流表和电压表的内电阻分别约为0.1Ω和1kΩ,如图所示为所需的器材.
①在方框内画出实验电路图
②把器材连成实验电路,注意两个电表要选用适当量程,并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大.
③一位同学记录的6组数据见下表,试根据这些数据在图中画出U-I图线.
④根据图线求出电池的电动势E=______V,内阻r=______Ω.
⑤这位同学对以上实验进行了误差分析.其中正确的是______.
A、实验产生的系统误差,主要是由于电压表的分流作用
B、实验产生的系统误差,主要是由于电流表的分压作用
C、实验测出的电动势小于真实值
D、实验测出的内阻大于真实值.
正确答案
(1)①
:①A、根据机械能守恒的表达式,可知不需要测量质量,故A错误;
B、为了减小误差,纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上,故B正确;
C、由于阻力实际不能忽略,故若重物质量过小,阻力的影响较大,结果误差较大,故C错误;
D、为了减小误差,应取距离较大的两个点进行测量计算,故D错误.
故选B.
②重力势能减小量等于mgh,而OF两点的距离为h2,故减小的重力势能等于mgh2;
F点的速度等于EG段的平均速度,故v=,则F点的动能等于:
mv2=
;
(2)①测电动势和内电阻只需得出电源的路端电压及流过电源的电流即可,故采用限流接法,注意由于电源内阻较小,故电路采用电压表内接法,答案如图甲;
②按选定的原理图,将实物图连接,注意先连接串联部分,再把电压表并入;因题意中给出的是干电池的电动势和内阻,故电压表量程应选3V;而由表中数据可知,电路中电流最大为0.57A,故电源表应选择0.6A量程;故答案如图乙;
③利用表中数据进行描点,由图可知有点误差较大,应舍去,答案如图所示;
④由闭合电路欧姆定律可知,U=E-Ir可知,图象与纵坐标的交点为电源的电动势,故电动势约为1.45V(1.43-1.47均正确);图象的斜率表示电源的内阻,由图可知,当电压为1.0V时,电路中电流为0.65A,故r=Ω=0.69Ω(0.60-0.80均按正确)
⑤本实验的误差是由于电路的选择而造成的,误差来自于电压表的分流,故误差无法通过多次测量取平均值而减小,故A正确,B错误;
在本实验中由于电压表的分流使电流表示数小于真实值,故测量图象应向下平滑,故测得的电动势偏小,同时由于斜率也偏小,故内阻也小于真实值;故选AC.
故答案为:(1)①B;②;
(2)①②③如上图;④1.45V(1.43-1.47均正确);0.69Ω(0.60-0.80均按正确);⑤AC.
某同学将一条做“验证机械能守恒定律”实验时打出的纸带,混在了其它三条纸带中,已知打点计时器所用交流电频率为50Hz.为找出该纸带,该同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点,用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为S1、S2、S3.请你根据下列S1、S2、S3的测量结果确定该纸带为.(已知当地的重力加速度为9.8m/s2)( )
正确答案
纸带中打出的点符合相临相等的条件,则可知相临两位移间应保证位移之差等于gt2=9.8(0.02)2≈3.9mm;
A中位移之差分别为4.8mm,4.9mm,故A错误;
B中位移之差为3.9mm,8.9mm,故B错误;
C中位移之差为0.5mm,0.4mm; 故C错误;
D中位移之差为3.9mm,3.8mm; 故D正确.
故选D.
如图,这是验证机械能守恒定律实验中得到的一条纸带.已知打点计时器每隔0.02s打一个点,当地的重力加速度g=9.80m/s2,测得所用重物的质量为1.00kg,A、B、C、D是连续打出的四个点,它们到起始点O(经过O点时的初速度等于零)的距离如图所示,则由图中数据可知,重物经过C点时的速率为______m/s,由O点运动到C点,动能的增加量等于7.56J,重力势能的减少量等于______J.由此得到的结论是:______.(取三位有效数字).
正确答案
利用匀变速直线运动的推论
vC==
=3.89 m/s
重力势能减小量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.7776 J=7.62 J.
在误差允许范围内,重物下落的机械能守恒.
故答案为:3.89,7.62,在误差允许范围内,重物下落的机械能守恒.
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