- 验证机械能守恒定律
- 共364题
“用数字化实验设备研究机械能守恒定律”的装置如图甲所示,在某次实验中,选择图象方式显示实验结果,所显示的图象如图乙所示.图象的横轴表示小球距D点的高度h,纵轴表示摆球的重力势能Ep动能Ek和机械能E.请回答下列问题:
(1)图乙中,表示小球的重力势能Ep随高度h变化关系的图线是______,表示动能Ek随高度h变化关系的图线是______,表示机械能E随高度h变化关系的图线是______.
(2)根据图乙所示图象,可以得出的结论是______.
正确答案
(1)根据重力势能的定义得:
Ep=mgh
所以小球的重力势能Ep与高度h成正比,即选乙图.
根据动能定理得:
Ek=Ek0-mgh,所以选丙图.
机械能E随高度h变化应该几乎不变,即选甲图.
(2)根据图乙所示图象,可以得出的结论是在误差允许的范围内,在只有重力做功的情况下,小球的机械能守恒.
故答案为:(1)乙、丙、甲
(2)在误差允许的范围内,在只有重力做功的情况下,小球的机械能守恒.
在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用的交流电的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g=9.80m/s2,测得所用的重物的质量为1.00kg,实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示。把第一个点记做O,另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点。经测量知道A、B、C、D四个点到O点的距离分别为62.99cm、70.14cm、77. 67cm、85.58cm。
(1)根据以上数据可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量等于_______J;动能的增加量为_____ ___J(取三位有效数字)。
(2)根据以上数据可以计算出重物下落的加速度为___________m/s2(取三位有效数字),明显小于所查得当地的重力加速度,其主要原因是________________________________。
正确答案
(1)7.61;7.45
(2)9.50;重物和纸带下落时,除受重力作用,还受到摩擦力、空气阻力等作用
一位同学“用自由落体运动验证机械能守恒定律”
(1)现有下列器材可供选择:铁架台、电磁打点计时器及复写纸、纸带若干、220V交流电源,4-6V低压交流电源、天平、秒表、导线、电键.其中不必要的3个器材是:______;缺少的2个器材是______.
(2)根据纸带算出相关各点的速度v量出下落的距离h,以为纵轴,以h为横轴画出的图线应是图乙中的______,就证明机械能是守恒的.
正确答案
(1)电磁打点计时器使用低压交流电源,故打点周期由交流电周期决定;该实验中不必测定重锤质量;试验中要用毫米刻度尺测量重锤下降的高度,且需要密度较大的重锤.故不必要的器材是:220V交流电源、天平、秒表,缺少的2个器材是毫米刻度尺、重锤
(2)该实验原理为验证mv2=mgh,即验证
v2=gh,以为纵轴,以h为横轴画出的图线应是直线
答:(1)220V交流电源、天平、秒表、毫米刻度尺、重锤
(2)C
在“验证机械能守恒定律”的实验中:
(1)实验中___________(填需要或不需要)用天平测量重物的质量m。开始打点计时的时候,接通电源和松开纸带的顺序应该是,先_______________。
(2)供选择的重物有以下四个,应选择________.
A.质量为100 g的木球
B.质量为10 g的砝码
C.质量为200 g的钩码
D.质量为10 g的塑料球
(3)使用质量为m的重物和打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,在选定的纸带上依次取计数点如图所示,纸带上所打的点记录了物体在不同时刻的位置,那么纸带的__________端(填左或右)与重物相连.设相邻计数点的时间间隔为T,且O为打下的第一个点。当打点计时器打点“3”时,物体的动能表达式为______________。
正确答案
(1)不需要;接通电源
(2)C
(3)左;m(S4-S2)2/8T2
利用如图(a)所示的装置做验证机械能守恒定律的实验,按正确的实验操作得到几条打上点迹的纸带,通常要求从其中挑选头两点(即 0、1两点)间距离接近2 mm的纸带进行测量.但一位同学却未按此要求,选取了一条操作正确、点迹清楚,但头两点(0与1点)间的距离明显小于2 mm的纸带进行标点(标出O、1、2、3、…各实际点迹)、测量(测出各点与O点的高度差h1、h2、h3、…),见图(b),那么能否用它正确计算比较点n位置处的动能与重力势能减少量的对应关系(n=2、3、4、…),即能否验证 mghn?_________,理由是__________,列出点n处瞬时速度的计算式(应用从纸带上读取的数据)vn=__________。
正确答案
能;因为运动性质仍为自由落体运动,只要将n=1 的位置除外即可;
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