题目内容
【题目】某同学用如图所示的装置,分别验证“动能定理”及“机械能守恒定律”,在装置中,气垫导轨上滑块的质量为M,钩码的质量为m,遮光条宽度为d,两光电门间的距离为L,滑块通过两光电门,记录的时间分别为t1、t2,当地的重力加速度为g。
(1)开通气源,实验前要调节气垫导轨水平,在不提供其他器材的情况下,判断气垫导轨是否水平的方法是: (填“连接”或“不连接”)悬挂勾码的细绳,给滑块一个初速度,观察 。
(2)要用上述装置探究滑块受到的合外力做的功与滑块动能变化的关系,要使绳中拉力近似等于钩码的重力,则m与M之间的关系应满足 ;实验要验证的表达式为 。
(3)要用上述装置探究系统在运动中的机械能关系,滑块从光电门1运动到光电门2的过程中满足关系式
时(用已知量表示),系统机械能守恒。若测量过程中发现系统动能增量总是略大于钩码重力势能的减少量,可能的原因是 。
【答案】(1)不连接 滑块通过两个光电门记录的时间是否相等
(2)
(3)水平导轨不水平,右端高
【解析】试题分析:(1)判断气垫导轨是否水平的方法是:不连接悬挂勾码的细绳,给滑块一个初速度,观察滑块通过两个光电门记录的时间是否相等。
(2)要使绳中拉力近似等于钩码的重力,则m与M之间的关系应满足:m远小于M,滑块通过光电门的瞬时速度为:,则实验要验证的表达式为:。
(3)要验证机械能守恒,即重力势能的减少量等于动能的增加量,即验证:;将气垫导轨倾斜后,由于滑块的重力势能的增加或减少没有计入,故增加的动能和减少的重力势能不相等;若右侧高,系统动能的增加量大于重力势能的减少量。即系统动能增量总是略大于钩码重力势能的减少量,可能的原因是水平导轨不水平,右端高。
【题目】某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系.实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度.设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100 kg的砝码时,各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,重力加速度取9.80 m/s2).已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm.
(1)将表中数据补充完整:①________;②________.
P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | |
x0(cm) | 2.04 | 4.06 | 6.06 | 8.05 | 10.03 | 12.01 |
x(cm) | 2.64 | 5.26 | 7.81 | 10.30 | 12.93 | 15.41 |
n | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
k(N/m) | 163 | ① | 56.0 | 43.6 | 33.8 | 28.8 |
(m/N) | 0.0061 | ② | 0.0179 | 0.0229 | 0.0296 | 0.0347 |
(2)以n为横坐标,为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出n图像.
图(b)
(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点.若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=______N/m;