题目内容
【题目】小夏同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,并产生了如下猜想. 猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二:物体的重力势能与物体的下落高度有关
猜想三:物体的重力势能与物体的运动路径有关
为此小夏设计了如图所示的实验:用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放,其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计).
实验数据如下表:
实验序号 | 铅球代号 | 铅球质量/g | 下落高度/m | 陷入沙中的深度/m |
① | A | 200 | 0.5 | 0.1 |
② | B | 400 | 0.5 | 0.25 |
③ | C | 200 | 1 | 0.2 |
④ | D | 200 | 1 | 0.2 |
(1)本实验中,采用的研究问题的方法是 . (写出一种方法即可)
(2)本实验中,铅球的重力势能大小是通过来反映的.
(3)为验证猜想二,应比较(填实验序号),得到的结论是:当物质量相同时, .
(4)比较③④,得到的结论是 .
(5)经进一步实验和分析,小夏大胆给出重力势能(Ep)的表达式“Ep=mgh”,并去办公室询问了老师,得以证实,小夏高兴不已,回到教室后,根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面的动能,其中B球的动能为J.(忽略空气阻力,g=10N/kg)
【答案】
(1)控制变量法
(2)铅球陷入沙中的深度
(3)①③;物体所处的高度越高,重力势能越大
(4)物体的重力势能与物体运动的路径无关;
(5)2
【解析】解:(1)物理学中对于多因素或多变量的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法,该实验中用到了控制变量法;(2)本实验中,铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映;(3)比较A、B两球,下落高度和运动路径相同,B球质量大于A球质量,发现B球陷入沙深度更大,由此可得出结论:当下落高度一定时,物体的质量越大,重力势能越大;(4)比较③④两球,两球的质量相同,下落高度也相同,两球的运动路径不同,发现两球运动的路径不同,但陷入沙深度相同,由此可得出结论:物体的重力势能与物体运动的路径无关.(5)根据Ep=mgh可得,B球的动能Ep=mgh=0.4kg×10N/kg×0.5m=2J.
所以答案是:(1)控制变量法;(2)铅球陷入沙中的深度;(3)①③;物体所处的高度越高,重力势能越大;(4)物体的重力势能与物体运动的路径无关;(5)2.
【题目】在“探究实心圆柱体对地面的压强与哪些因素有关”的实验中,同学们认为跟圆柱体的密度ρ、高度h、圆柱体底面积S 是有关的,但有怎样的关系看法不同.于是在老师的帮助下,同学们从实验室里挑选了不同的实心圆柱体做实验,测出实心圆柱体竖直放置时对水平桌面上的海绵压下去的深度(如图所示),实验记录见下表.
序号 | 物体 | 底面积S/cm2 | 高度h/cm | 海绵被压下深度/cm |
1 | 甲合金圆柱体A | 10 | 5 | 0.5 |
2 | 甲合金圆柱体B | 10 | 10 | 1 |
3 | 甲合金圆柱体C | 20 | 10 | 1 |
4 | 乙合金圆柱体A | 10 | 5 | 1.5 |
5 | 乙合金圆柱体B | 10 | 10 | 3 |
6 | 乙合金圆柱体C | 20 | 10 | 3 |
(1)实验中同学们是通过来判断压强大小的.
(2)分析实验1、2 或4、5 可以得出:当圆柱体的材料相同时,实心圆柱体对水平地面的压强可能与圆柱体的成正比;
(3)分析可以得出,当圆柱体的密度相同时,实心圆柱体对水平地面的压强与底面积无关.此探究过程用到的两种科学方法有、 .
(4)实验结束之后,同学们以甲合金圆柱体为研究对象,推导它对海绵的压强大小的表达式(已知合金的密度为ρ,圆柱体的高度为h,底面积为S).表达式为 . 该表达式(选填“能”或“不能”)应用于各类固体压强的计算.
【题目】图甲所示是某型号的浴室防雾镜,其背面粘贴有等大的电热膜,使用时镜面受热,水蒸气无法凝结其上,便于成像,该防雾镜的相关数据如表.
镜子质量 | 1.2kg |
额定电压 | 220V |
额定功率 | 88W |
(1)求防雾镜正常工作时的电流.
(2)经测试,在﹣5℃环境下工作500s使平面镜的平均温度升高了44℃,求电热膜给平面镜的加热效率.[玻璃的比热容为0.75×103J/(kg℃)]
(3)如图乙所示,小明给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器R,能使电热膜的功率在原功率的25%~100%之间变化,以满足不同季节使用的需要.请求出R的最大阻值.