题目内容
15.某同学用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律.已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,当地重力加速度大小g=9.80m/s2.实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图2所示,纸带上的第一个点记为O,另选连续的3个点A、B、C进行测量,图中给出了这3个点到O点的距离hA、hB和hC的值.回答下列问题(计算结果保留三位有效数字):(1)打点计时器打B点时,重物速度的大小vB=3.90m/s;
(2)通过分析该同学测量的实验数据,他的实验结果是否验证了机械能守恒定律?简要说明分析的依据.从O到B,动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×m×3.9{0}^{2}$≈7.61mJ,重力势能的减小量$△{E}_{p}=mgh=m×9.8×78.57×1{0}^{-2}$≈7.70mJ,可知在误差允许的范围内,机械能守恒.
分析 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B点的速度,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,判断机械能是否守恒.
解答 解:(1)B点的瞬时速度等于AC段的平均速度,则${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{(86.59-70.99)×1{0}^{-2}}{2×0.02}$m/s=3.90m/s.
(2)从O到B,动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×m×3.9{0}^{2}$≈7.61mJ,重力势能的减小量$△{E}_{p}=mgh=m×9.8×78.57×1{0}^{-2}$≈7.70mJ,可知在误差允许的范围内,机械能守恒.
故答案为:(1)3.90,(2)从O到B,动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×m×3.9{0}^{2}$≈7.61mJ,重力势能的减小量$△{E}_{p}=mgh=m×9.8×78.57×1{0}^{-2}$≈7.70mJ,可知在误差允许的范围内,机械能守恒.
点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度,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
相关题目
5.如图所示,连接两平行金属板的一部分是导线CD与有源回路的一部分导线GH平行,金属板置于磁场中,当一束等离子体射入两金属板之间时,下列说法正确的是( )
A. | 若等离子体从右方射入,上金属板的电势高 | |
B. | 若等离子体从左方射入,下金属板的电势高 | |
C. | 若等离子体从右方射入,CD段导线受到向左的安培力 | |
D. | 若等离子体从左方射入,GH段导线受到向右的安培力 |
6.如图,电源电动势E=6V,内阻r=4Ω,R1=2Ω,R2的变化范围是0~10Ω.下列说法正确的是( )
A. | 电源的最大输出功率为2.25W | B. | R1消耗的最大功率为2W | ||
C. | R1消耗的最大功率为1.5W | D. | R2消耗的最大功率为1.5W |
3.有一块长方体木板被锯成如图所示的A、B两块放在水平面桌面上,A、B紧靠在一起,木块A的角度如图所示.现用水平方向的力F垂直于板的左边推木块B,使两木块A、B保持原来形状整体沿力F的方向匀速运动,则( )
A. | 木块B对木块A的弹力大于桌面对木块A的摩擦力 | |
B. | 木块A只受一个摩擦力 | |
C. | 木块A在水平面内受两个力的作用,合力为零 | |
D. | 木块A对木块B的作用力方向水平向左 |
10.如图,一个绝缘圆环,当它的$\frac{1}{4}$部分均匀带电且电荷量为+q时,圆心O处的电场强度大小为E,现使半圆ABC均匀带电+2q,而另一半圆ADC不带电,则圆心O处的电场强度的大小和方向为( )
A. | $\sqrt{2}$E,方向由O指向D | B. | 4E,方向由O指向C | ||
C. | 2E,方向由O指向在D | D. | 0 |
7.两个大小相同的小球带有同种电荷(可看作点电荷),质量分别为m1和m2,电荷量分别为q1和q2,用绝缘细线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与竖直方向成夹角θ1和θ2,且两球处于同一水平线上,如图所示.若θ1=θ2,则下述结论正确的是( )
A. | q1一定等于q2 | B. | m1一定等于m2 | ||
C. | 一定满足$\frac{{q}_{1}}{{m}_{1}}$=$\frac{{q}_{2}}{{m}_{2}}$ | D. | 必须同时满足m1=m2,q1=q2 |
4.如图所示,用电池对电容器充电,电路a、b之间接有一灵敏电流表,两极板之间有一个电荷q处于静止状态.现将两极板的间距变大,则( )
A. | 电荷将向上加速运动 | B. | 电荷将向下加速运动 | ||
C. | 电流表中将有从a到b的电流 | D. | 电流表中没有电流 |