题目内容
15.利用如图1装置做“验证机械能守恒定律”实验.①为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的.A
A.动能变化量与势能变化量
B.速度变化量和势能变化量
C.速度变化量和高度变化量
②除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是AB
A.交流电源 | B.刻度尺 | C.天平(含砝码) |
已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量△Ep=mghB,动能变化量△Ek=$\frac{m({h}_{C}-{h}_{A})^{2}}{8{T}^{2}}$.
④大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是.C
A.利用公式v=gt计算中点速度
B.利用公式v=$\sqrt{2gh}$计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦力阻力的影响
D.没有采用多次试验去平均值的方法
⑤某同学想用下述方法研究机械能是否守恒,在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2-h图象,并做如下判断:若图象是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒,请你分析论证该同学的判断是否正确.
分析 ①根据验证机械能守恒定律原理可判断;
②根据实验的原理确定需要测量的物理量,从而确定所需的测量器材;
③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点的瞬时速度,从而得出动能的增加量;
④根据功能关系可判断重力势能的减少量大于动能的增加量的原因;
⑤如果v2-h图象为直线,仅表示合力恒定,与机械能是否守恒无关,比如:阻力恒定,合外力一定,加速度一定,v2-h图象也可能是一条过原点的倾斜的直线.
解答 解:①验证机械能守恒,即需比较重力势能的变化量与动能增加量的关系,故选:A.
②电磁打点计时器需要接低压交流电源,实验中需要用刻度尺测量点迹间的距离,从而得出瞬时速度以及下降的高度.实验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,不需要用天平测量质量,故选:AB.
③从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量△Ep=mghB,B点的瞬时速度为:${v}_{B}=\frac{{h}_{C}-{h}_{A}}{2T}$,则动能的增加量为:$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$=$\frac{m({h}_{C}-{h}_{A})^{2}}{8{T}^{2}}$.
④大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是存在空气阻力和摩擦力阻力的影响,故选:C.
⑤该同学的判断依据不正确.在重物下落h的过程中,若阻力f恒定,根据mgh-fh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$,可得:v2=2$(g-\frac{f}{m})$h,则此时v2-h图象就是过原点的一条直线.所以要想通过v2-h图象的方法验证机械能是否守恒,还必须看图象的斜率是否接近2g.
故答案为:①A;②AB;③mghB,$\frac{m({h}_{C}-{h}_{A})^{2}}{8{T}^{2}}$;④C;⑤不正确.
点评 解决本题的关键掌握实验的原理,会通过原理确定器材,以及掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度的大小,关键是匀变速直线运动推论的运用.
A. | 为了研究运动员的技术动作,可将正在下落的运动员视为质点 | |
B. | 运动员在下落过程中,感觉水面在匀速上升 | |
C. | 前一半位移用的时间长,后一半位移用的时间短 | |
D. | 前一半时间内位移大,后一半时间内位移小 |
A. | 线速度越大,其周期一定越大 | |
B. | 角速度大时,其线速度一定越大 | |
C. | 线速度一定时,半径越大则周期越小 | |
D. | 无论半径大小如何,角速度越大,则质点的周期一定越小 |
(1)△Ep=mgh计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h应为释放时的钢球球心到钢球在A点时的球心之间的竖直距离.
(2)用△Ek=$\frac{1}{2}$mv2计算钢球动能变化的大小,用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图2所示,其读数为0.50cm.某次测量中,计时器的示数为2.0×10-3s,则钢球的速度为v=2.5m/s.
(3)下表为该同学的实验结果:
△Ep(×10-2J) | 4.892 | 9.786 | 14.68 | 19.59 | 29.38 |
△Ek(×10-2J) | 5.04 | 10.1 | 15.1 | 20.0 | 29.8 |
A. | 弹力 | B. | 摩擦力 | C. | 库仑力 | D. | 安倍力 |