题目内容
1.如图为“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图.(1)某同学按照正确操作选的纸带如图1所示,其中O是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的3个点,打点频率为50Hz,该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位:cm),重锤的质量为m=0.1kg,重力加速度g=9.80m/s2.根据以上数据当打点计时器打到B点时,重物重力势能的减少量为0.550J,动能的增加量为0.545 J.(要求计算结果均保留三位有效数字)
(2)通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据,提高实验的准确程度.从纸带上选取多个点,测量从起始点O到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v2,然后以$\frac{1}{2}$v2为纵轴,以下落高度h为横轴,根据实验数据作出图线.若在实验误差允许的范围内,图线是一条过原点的直线,验证了机械能守恒定律,则图线斜率表示的物理量是重力加速度g.
(3)在实验过程中,以下说法正确的是D(单项选择题)
A.实验中摩擦不可避免,纸带越短克服摩擦做功越小,因此,实验选取纸带越短越好
B.实验中用天平称出重物的质量是必不可少的步骤
C.测出重物下落时间t,通过v=gt计算出瞬时速度
D.若纸带前面几点较为密集且不清楚,可以舍去前面比较密集的点,合理选取一段打点比较清晰的纸带,同样可以验证.
分析 (1)根据下降的高度求出重力势能的减小量,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.
(2)根据机械能守恒得出$\frac{1}{2}{v}^{2}-h$的关系式,从而确定图线斜率的含义.
(3)根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤.
解答 解:(1)当打点计时器打到B点时,重物重力势能的减少量为:$△{E}_{p}=mgh=0.1×9.8×56.10×1{0}^{-2}$J≈0.550J.
B点的速度为:${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{(62.80-49.60)×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=3.3m/s,
则动能的增加量为:$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×0.1×3.{3}^{2}$J≈0.545J.
(2)根据机械能守恒有:mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$,则$\frac{1}{2}{v}^{2}=gh$,图线斜率表示的物理量是重力加速度g.
(3)A、实验中摩擦不可避免,纸带越短克服摩擦做功越小,但是纸带不是越短越好,故A错误.
B、验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等,质量可以约去,可以不测量重物的质量,故B错误.
C、不能根据v=gt求出瞬时速度,否则就默认了机械能守恒,失去验证的意义,故C错误.
D、若纸带前面几点较为密集且不清楚,可以舍去前面比较密集的点,合理选取一段打点比较清晰的纸带,同样可以验证,故D正确.
故选:D.
故答案为:(1)0.550,0.545;(2)重力加速度g;(3)D.
点评 解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项,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.
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产品型号 | IL-150GH |
额定电压 | 220V |
额定功率 | 1350W |
使用频率 | 50Hz |
容 量 | 1.5L |
A. | L2两端的电压顺时值表达式为u=220$\sqrt{2}$sin50πt | |
B. | 电压表V1的示数为100V | |
C. | L1的实际功率减小 | |
D. | 变压器的输入功率增大 |
A. | 副线圈输出电压的频率为50Hz | |
B. | 副线圈输出电压的有效值约为22V | |
C. | P向右移动时,副线圈两端的电压变大 | |
D. | P向右移动时,变压器的输入功率变小 |
A. | 该交流电的频率为50 Hz | |
B. | 灯L1两端的电压为110$\sqrt{2}$(V) | |
C. | 将变阻器的滑片P向上滑动,则灯L1变暗,灯L2变亮 | |
D. | 将变阻器的滑片P向上滑动,则电压表示数不变 |
A. | t=0时刻流过线圈的电流最大 | |
B. | 原线圈中电流的有效值为10A | |
C. | 穿过线圈平面的最大磁通量为$\frac{\sqrt{2}}{50π}$Wb | |
D. | 理想变压器的输入功率为10W |
A. | 原线圈输入的功率为1200W | |
B. | K断开后,原线圈的输入功率为400W | |
C. | K断开后,将滑动变阻器的滑片向上移,电压表和电流表的示数不变 | |
D. | K断开后,增大交流电的频率,但保持原线圈两端所加电压的最大值不变,其他也保持不变,电流表的示数会增大,电压表的示数不变 |
①该小组研究加速度和拉力关系时,得到的图象将会是图2中的B
②图3给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:1、2、3、4、5、6、7是计数点每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图3所示.根据图中数据计算的加速度a=0.500m/s2 (保留三位有效数字).
③某同学在探究牛顿第二定律的实验中,在物体所受合外力不变时,改变物体的质量,得到的数据如下表所示:
实验次数 | 物体质量m(kg) | 物体的加速度a(m/s2) | 物体质量的倒数1/m(1/kg) |
1 | 0.20 | 0.78 | 5.00 |
2 | 0.40 | 0.38 | 2.50 |
3 | 0.60 | 0.25 | 1.67 |
4 | 0.80 | 0.20 | 1.25 |
5 | 1.00 | 0.16 | 1.00 |
④由a-$\frac{1}{m}$图象,你得出的结论为在误差允许的范围内,保持外力不变,物体的加速度与质量成反比.
⑤物体受到的合力大约为0.20N.(结果保留两位有效数字)