题目内容
19.“动能定理”和“机械能守恒定律”是物理学中很重要的两个力学方面的物理规律.某同学设计了如图1所示的实验装置,一个电磁铁吸住一个小钢球,当将电磁铁断电后,小钢球将由静止开始向下加速运动.小钢球经过光电门时,计时装置将记录小钢球通过光电门所用的时间t,用直尺测量出小钢球由静止开始下降至光电门时的高度h.(1)该同学为了验证“动能定理”,用游标卡尺测量了小钢球的直径,结果如图2所示,他记录的小钢球的直径d=1.03 cm.
(2)该同学在验证“动能定理”的过程中,忽略了空气阻力的影响,除了上述的数据之外是否需要测量小钢球的质量?不需要 (填“需要”或“不需要”).
(3)如果用这套装置验证机械能守恒定律,下面的做法能提高实验精度的是BD
A.在保证其他条件不变的情况下,选用空心铁球
B.在保证其他条件不变的情况下,选用实心铁球
C.在保证其他条件不变的情况下,增大铁球的半径
D.在保证其他条件不变的情况下,减小铁球的半径.
分析 (1)游标卡尺先读主尺再读出游标尺,游标尺不估读;
(2)由动能定理表达式可知质量会被消掉,从而明确不需要测量质量;
(3)从实验的测量原理可判定各个选项,明确球的质量和体积对实验的影响.
解答 解:(1)由图示游标卡尺可知,游标精度为0.05,则其示数为10mm+6×0.05mm=10.30mm=1.030cm.
(2)该同学在验证“动能定理”的过程中,需要验证的表达式为:mgh=$\frac{1}{2}$mv2可知,实验不需要测量小钢球的质量.
(3)实验方案为:以小球通过光电门的时间得到小球的平均速度,以此来表示瞬时速度v=$\frac{d}{t}$,然后验证:mgh=$\frac{1}{2}$mv2,即gh=$\frac{1}{2}$v2是否成立,由此验证机械能守恒,故:
AB、由于实际存在阻力故:
mgh-fh=$\frac{1}{2}$mv2,
即:
gh-$\frac{fh}{m}$=$\frac{1}{2}$v2.
可知所以质量越大,$\frac{fh}{m}$这一项越小,精确性越高,故B正确,A错误.
CD、小球的直径越小v越精确,故D正确,C错误.
故答案为:(1)1.030 (2)不需要 (3)BD
点评 本题考查验证动能定理的实验,要注意明确实验的原理,综合不考虑空气阻力和考虑空气阻力两种情况,分别列动能定理和机械能守恒定律的式子进行讨论.
练习册系列答案
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