题目内容
14.用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,已知重力加速度为g,即可验证机械能守恒定律.①下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.先释放悬挂纸带的夹子,然后接通电源开关打出一条纸带;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能在误差范围内是否等于增加的动能.
其中没有必要或操作不恰当的步骤是BCD(填写选项对应的字母)
②如图2所示是实验中得到一条纸带,将起始点记为O,并在离O点较远的任意点依次选取6个连续的点,分别记为A、B、C、D、E、F,量出与O点的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5、h6,使用交流电的周期为T,设重锤质量为m,则在打E点时重锤的动能为$\frac{{m{{({h_6}-{h_4})}^2}}}{{8{T^2}}}$,在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量为mgh5
③在本实验中发现,重锤减少的重力势能总是大于 (填“大于”或“小于”)重锤增加的动能,主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用,为了测定阻力大小,可算出②问中纸带各点对应的速度,分别记为v1至v6,并作vn2-hn图象,如图3所示,直线斜率为k,则可测出阻力大小为$m(g-\frac{k}{2})$.
分析 ①根据实验的原理和注意事项确定错误的和不必要的操作步骤.
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E点的速度,从而得出打E点的动能,根据下降的高度求出重力势能的减小量.
③根据能量守恒分析重力势能的减小量和动能增加量之间的关系.
④根据速度位移公式,结合图线的斜率得出加速度,根据牛顿第二定律求出阻力的大小.
解答 解:①打点计时器应接在交流电源上,故B错误.
验证机械能守恒时,即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等,两边都有质量,可以约去,所以不需要天平测量质量,故C步骤不必要.
实验时应先接通电源,再释放纸带,故D错误.
本题选择错误的和不必要的步骤,故选:BCD.
②E点的瞬时速度${v}_{E}=\frac{{h}_{6}-{h}_{4}}{2T}$,则打E点重锤的动能${E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{E}}^{2}$=$\frac{{m{{({h_6}-{h_4})}^2}}}{{8{T^2}}}$,在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量△Ep=mgh5.
③由于阻力的存在,实验中重力势能的减小量总是大于动能的增加量.
④由v2=2ah得,图线的斜率k=2a,则加速度a=$\frac{k}{2}$,根据牛顿第二定律得,mg-f=ma,解得f=mg-ma=$m(g-\frac{k}{2})$.
故答案为:①BCD,②$\frac{{m{{({h_6}-{h_4})}^2}}}{{8{T^2}}}$,mgh5,③大于,$m(g-\frac{k}{2})$
点评 解决本题的关键知道实验的原理,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.
练习册系列答案
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A. | 变压器的输入电压平均值是220 V | B. | 正弦交变电流的频率是100Hz | ||
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2.将一光滑轻杆固定在地面上,杆与地面间夹角为θ,一光滑轻环套在杆上.一个大小和质量都不计的滑轮用轻绳OP悬挂在天花板上,用另一轻绳通过滑轮系在轻环上,用手拉住轻绳另一端并使OP恰好在竖直方向,如图所示.现水平向右拉绳,当轻环重新静止不动时OP绳与竖直方向之间的夹角为( )
A. | 90°-θ | B. | $\frac{θ}{2}$ | C. | 45°-$\frac{θ}{2}$ | D. | 45°+$\frac{θ}{2}$ |
9.如图,一个质量为m=1kg的长木板置于光滑水平地面上,木板上放有质量分别为mA=2kg和mB=2kg的A、B两物,A,B与木板之间的动摩擦因数都为μ=0.2,若现用水平恒力F作用在A物块上,如图所示(重力加速度g取10m/s2).则( )
A. | 若F=2N,A物块和木板开始相对滑动 | |
B. | 若F=1N,则A、B都相对木板静止不动 | |
C. | 若F=4N,则B物块所受摩擦力大小为$\frac{4}{3}$N | |
D. | 若F=6N,则B物块的加速度为1m/s2 |
19.如图所示,三根彼此绝缘的无限长直导线ab、cd、ef,构成一个等边三角形,O为三角形的中心,当三根导线中通以大小相等、方向如图所示的电流时,O点磁感应强度大小为B,若将导线ab中的电流撤去,而保持另外两根导线中的电流不变,则O点的磁感应强度大小变为( )
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A. | α=β | |
B. | α>β | |
C. | α<β | |
D. | 由于电荷的大小未知,因此无法确定 |
4.关于磁感线,下列说法中正确的是( )
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