题目内容
19.用如图甲所示实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒.m2从高处由静止开始下落,打点计时器在m1拖着的纸带上打出一系列的点,已知打点计时器的打点频率为50Hz.(1)下面给出了该实验的操作步骤:
A.按照图示的装置安装实验器材
B.将打点计时器接到直流电源上
C.先释放m2,再接通电源,打点计时器在纸带上打出一系列点迹
D.挑选点迹清晰的纸带进行测量
E.根据测量的结果,分别计算系统减少的重力势能和增加的动能.
其中操作不当的步骤是:BC.
(2)图乙是正确操作实验获取的一条纸带,O是打下的第一个点,相邻两计数点间均有4个点未画出,计数点间的距离如图所示,已知m1=50g、m2=100g(g取9.8m/s2,结果均保留三位有效数字),则:
①在打0~5点过程中系统动能的增加量△Ek=0.192J,系统重力势能的减少量△Ep=0.196J.
②某同学作出了v2-h(h为m2下落的距离,v2为下落该距离对应速度的平方)图线如图丙所示,据图线得到的重力加速度g=9.60m/s2.
分析 (1)根据实验的原理以及操作中的注意事项确定不正确的操作步骤.
(2)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计数点5的瞬时速度,从而得出动能的增加量,根据下降的高度求出重力势能的减小量.
根据机械能守恒得出v2-h的关系式,结合图线的斜率求出重力加速度.
解答 解:(1)打点计时器应接到交流电源上,实验时应先接通电源,再释放纸带.故操作不当的步骤为BC.
(2)①计数点5的瞬时速度为:${v}_{5}=\frac{{x}_{46}}{2T}=\frac{0.144+0.176}{0.2}$m/s=1.6m/s,
则系统动能的增加量为:$△{E}_{k}=\frac{1}{2}({m}_{1}+{m}_{2}){{v}_{5}}^{2}$=$\frac{1}{2}×0.15×1.{6}^{2}$=0.192J,
系统重力势能的减小量为:△Ep=(m2-m1)gh=0.05×9.8×(0.256+0.144)J=0.196J.
②根据机械能守恒有:(m2-m1)gh=$\frac{1}{2}({m}_{1}+{m}_{2}){v}^{2}$,则有:${v}^{2}=\frac{2({m}_{2}-{m}_{1})gh}{{m}_{1}+{m}_{2}}$,可知图线斜率k=$\frac{2({m}_{2}-{m}_{1})g}{{m}_{1}+{m}_{2}}$=$\frac{6.4}{1}$,解得:g=9.60m/s2.
故答案为:(1)BC;(2)①0.192,0.196;②9.60.
点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法,会根据纸带求解瞬时速度,从而得出动能的增加量,会根据下降的高度求解重力势能的减小量,对于图线问题,通常的解题思路是得出物理量的关系式,从而得出图线斜率的含义.
A. | 上极板为发电机正极 | |
B. | 外电路闭合时,电阻两端的电压为Bdv | |
C. | 带电粒子克服电场力做功把其它形式的能转化为电能 | |
D. | 外电路断开时,等离子受到的洛伦兹力与电场力平衡 |
A. | T1原线圈中的电流有效值为$\frac{{P}_{0}}{{U}_{1}}$ | |
B. | T2副线圈中的电流有效值为$\frac{{P}_{0}}{{U}_{2}}$ | |
C. | 输电线上损耗的功率为$\frac{{{n}_{4}}^{2}{{P}_{0}}^{2}R}{{{n}_{3}}^{2}{{U}_{2}}^{2}}$ | |
D. | 输电线上损耗的功率为$\frac{{{n}_{1}}^{2}{{P}_{0}}^{2}R}{{{n}_{2}}^{2}{{U}_{1}}^{2}}$ |
A. | 电流表读数为5A | |
B. | L越大,电感对交流电阻碍作用越大 | |
C. | t=2×10-2s时,线圈中的自感电动势最小 | |
D. | t=2×10-2s时,线圈中电流的磁场最强 |
A. | 副线圈输出电压的频率为100Hz | |
B. | 副线圈输出电压的有效值为22$\sqrt{2}$V | |
C. | P向右移动时,原、副线圈的电流比减小 | |
D. | P向左移动时,变压器的输出功率增加 |