题目内容
14.在“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器所用电源频率为50Hz,当地重力加速度的值为9.8m/s2,测得所用重物的质量为1.00kg,甲、乙、丙三位学生分别用同一装置打出三条纸带,量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18cm、0.19cm和0.25cm,可见其中肯定有一个学生在操作上有错误.(1)操作一定有错误的同学是丙,
(2)若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点A、B、C到第一个点O的距离如图所示(相邻计数点时间间隔为0.02s),
①纸带的左端与重物相连.
②从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量是0.49J,此过程中重物动能的增加量是0.48J.(结果均保留两位有效数字)
分析 通过相等时间间隔内位移的变化判断纸带的哪一端与重物相连.根据下降的高度求出重力势能的减小量;根据某段时间内平均速度等于中间时间的瞬时速度求出B点的瞬时速度,从而求出动能的变化量.
解答 解:(1)根据自由落体运动的规律,可知前两个点之间的最大距离:h=$\frac{1}{2}$gt2=$\frac{1}{2}$×10×0.022=0.002m=0.2cm
丙同学的前两个点之间的距离是0.25cm,所以操作的过程存在错误.
(2)①重物在开始下落时速度较慢,在纸带上打的点较密,越往后,物体下落得越快,纸带上的点越稀.所以,纸带上靠近重物的一端的点较密,因此纸带的左端与重物相连.
②B点的瞬时速度等于AC段的平均速度,则有:vB=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{(7.06-3.14)×1{0}^{-2}}{2×0.02}$m/s=0.98m/s.
从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是:△Ep=mgh=1×9.8×0.0501J≈0.49J.
动能的增加量为:△Ek=$\frac{1}{2}$mvB2=$\frac{1}{2}$×1.00×0.982J=0.48J.
故答案为:(1)丙;(2)①左,②0.49J,0.48J.
点评 解决本题的关键掌握验证机械能守恒定律的实验原理,掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解加速度和瞬时速度.
练习册系列答案
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A. | 线圈匝数n1<n2,n3<n4 | |
B. | 线圈匝数n1>n2,n3<n4 | |
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D. | 乙图中的电表是电流表,利用此装置可以用来测导线中的强电流 |
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B. | 0.01s时线圈平面与磁场方向垂直 | |
C. | 线圈转动的角速度为l00πrad/s | |
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A. | 若电压表读数为8 V,则输入电压的最大值为32V | |
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C. | 若输入电压不变,副线圈匝数增加到原来的2倍,则电流表的读数减小到原来的一半 | |
D. | 若保持负载电阻的阻值不变,输入电压增加到原来的2倍,则输出功率增加到原来的2倍 |