题目内容
4.如图为探究机械能守恒的实验原理图,请回答:(1)实验产生误差的原因有重锤的质量不够大;纸带与打点计时器夹之间存在摩擦力等.(任写1条)
(2)请简单叙述如何验证机械能守恒.首先,尽量选择第一点和第二点之间的距离为2mm的地方,然后任意选择一点较远的位置,通过纸带计算的方法算出速度$v=\frac{{x}_{n}+{x}_{n+1}}{2T}$,在量出初始点到最远点的距离h,此后,只要近似满足gh=$\frac{1}{2}{v}^{2}$即可验证机械能守恒..(注:请包含必要的公式、文字说明)
分析 根据实验的原理确定产生误差的原因.实验中通过验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等验证机械能守恒,根据下降的高度求出重力势能的减小量,根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出瞬时速度,从而得出动能的增加量.
解答 解:(1)实验中,由于阻力的存在,重锤质量不够大时,阻力的影响较大,会产生误差.纸带与打点计时器直接的存在摩擦力也会产生误差.
(2)首先,尽量选择第一点和第二点之间的距离为2mm的地方,然后任意选择一点较远的位置,通过纸带计算的方法算出速度$v=\frac{{x}_{n}+{x}_{n+1}}{2T}$,在量出初始点到最远点的距离h,此后,只要近似满足gh=$\frac{1}{2}{v}^{2}$即可验证机械能守恒.
故答案为:(1)重锤的质量不够大;纸带与打点计时器夹之间存在摩擦力等.
(2)首先,尽量选择第一点和第二点之间的距离为2mm的地方,然后任意选择一点较远的位置,通过纸带计算的方法算出速度$v=\frac{{x}_{n}+{x}_{n+1}}{2T}$,在量出初始点到最远点的距离h,此后,只要近似满足gh=$\frac{1}{2}{v}^{2}$即可验证机械能守恒.
点评 解决本题的关键知道实验的原理,会通过原理确定操作的步骤,以及知道实验中误差的来源,难度不大.
练习册系列答案
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2.A、B 是一条电场线上的两点,相距为d,设A 点场强为EA,则( )
A. | A的场强一定大于B的场强 | |
B. | A的电势一定高于B的电势 | |
C. | B的电势一定高于A的电势 | |
D. | A、B两点间的电势差 不一定等于EAd |
12.在地面附近的空间中有水平方向的匀强电场和匀强磁场,已知磁场的方向垂直纸面向里,一个带电油滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动,如图所示.由此可判断下列说法正确的是( )
A. | 如果油滴带正电,则油滴从M点运动到N点 | |
B. | 如果油滴带正电,则油滴从N点运动到M点 | |
C. | 如果电场方向水平向右,则油滴从N点运动到M点 | |
D. | 如果电场方向水平向左,则油滴从N点运动到M点 |
19.两列简谐横波的振幅都是20cm,传播速度大小相同.实线波的频率为2Hz,沿x轴正方向传播;虚线波沿x轴负方向传播.某时刻两列波在如图所示区域相遇,则( )
A. | 在相遇区域会发生干涉现象 | |
B. | 实线波和虚线波的频率之比为3:2 | |
C. | 平衡位置为x=6m处的质点此时刻速度为零 | |
D. | 平衡位置为x=8.5m处的质点此刻位移y>20cm |
9.用如图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验.
(1)除了图中所示的器材外,下列器材哪个是完成该实验所必须的?B
(2)某实验小组打出了三条纸带,发现有一条纸带上第一个和第二个打点间的距离大约是5mm,已知交流电源的频率f=50Hz,出现这种情况可能的原因是D.
A.重锤的质量过大
B.电源电压偏大
C.打点计时器没有竖直固定
D.先释放纸带后接通打点计时器电源
(3)某同学按照正确的操作得到如图2所示的纸带.其中打O点时释放重物,A、B、C为三个计数点,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点.该同学用刻度尺测量O点到A、B、C三点的距离分别为h1、h2、h3.已知打点计时器的电源频率为f,重物质量为m,当地重力加速度为g.则打下B点时重物的速度为$\frac{({h}_{3}-{h}_{1})f}{4}$,OB段动能增加量为$\frac{m({h}_{3}-{h}_{1})^{2}{f}^{2}}{32}$,重力势能减少量为mgh2.如果在误差允许的范围内,动能的增加量等于重力势能的减少量,即可验证机械能守恒.
(4)在实际验证的过程中,该同学发现动能的增加量略小于重力势能的减少量.导致这一问题的出现,下面分析合理的是B.
A.所用重锤的质量太大
B.重锤和纸带下落时受到了空气阻力和摩擦阻力
C.交流电的实际频率大于50Hz
D.这一误差为偶然误差,多次实验即可减小误差.
(1)除了图中所示的器材外,下列器材哪个是完成该实验所必须的?B
A.秒表 | B.刻度尺 | C.天平 | D.游标卡尺 |
A.重锤的质量过大
B.电源电压偏大
C.打点计时器没有竖直固定
D.先释放纸带后接通打点计时器电源
(3)某同学按照正确的操作得到如图2所示的纸带.其中打O点时释放重物,A、B、C为三个计数点,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点.该同学用刻度尺测量O点到A、B、C三点的距离分别为h1、h2、h3.已知打点计时器的电源频率为f,重物质量为m,当地重力加速度为g.则打下B点时重物的速度为$\frac{({h}_{3}-{h}_{1})f}{4}$,OB段动能增加量为$\frac{m({h}_{3}-{h}_{1})^{2}{f}^{2}}{32}$,重力势能减少量为mgh2.如果在误差允许的范围内,动能的增加量等于重力势能的减少量,即可验证机械能守恒.
(4)在实际验证的过程中,该同学发现动能的增加量略小于重力势能的减少量.导致这一问题的出现,下面分析合理的是B.
A.所用重锤的质量太大
B.重锤和纸带下落时受到了空气阻力和摩擦阻力
C.交流电的实际频率大于50Hz
D.这一误差为偶然误差,多次实验即可减小误差.
13.某实验小组利用弹簧秤和刻度尺测量滑块在木板上运动的最大速度;
实验步骤:
①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力,记作G;
②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上,通过水平细绳和固定弹簧秤相连,如图甲所示.在A端向右拉动木板,待弹簧秤示数稳定后,将读数记作F;
③改变滑块上橡皮泥的质量,重复步骤①②;
实验数据如表所示:
④如图乙所示,将木板固定在水平桌面上,滑块置于木板上左端C处,细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接,保持滑块静止,测量重物P离地面的高度h;
⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞),测量C、D间的距离S.
完成下列作图和填空:
(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F-G图线;
(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ=0.40(保留2位有效数字);
(3)滑块最大速度的大小v=$\sqrt{2μg(S-h)}$(用h、s、μ和重力加速度g表示);
(4)实验过程中是否需匀速拉动木板?否(填“是”或“否”).
实验步骤:
①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力,记作G;
②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上,通过水平细绳和固定弹簧秤相连,如图甲所示.在A端向右拉动木板,待弹簧秤示数稳定后,将读数记作F;
③改变滑块上橡皮泥的质量,重复步骤①②;
实验数据如表所示:
G/N | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 | 3.50 | 4.00 |
F/N | 0.59 | 0.83 | 0.99 | 1.22 | 1.37 | 1.61 |
⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞),测量C、D间的距离S.
完成下列作图和填空:
(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F-G图线;
(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ=0.40(保留2位有效数字);
(3)滑块最大速度的大小v=$\sqrt{2μg(S-h)}$(用h、s、μ和重力加速度g表示);
(4)实验过程中是否需匀速拉动木板?否(填“是”或“否”).
14.下列关于力和运动关系的几种说法,正确的是( )
A. | 物体所受合外力的方向,就是物体运动的方向 | |
B. | 物体所受合外力不为零时,其速度不能为零 | |
C. | 物体所受合外力不为零时,则其加速度一定不为零 | |
D. | 合外力变小时,物体一定做减速运动 |