题目内容
19.用自由落体验证机械能守恒定律的实验装置如图所示.(1)为进行该实验,备有下列器材可供选择
铁架台、打点计时器、复写纸片、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关.其中不必要的器材是低压直流电源、天平、秒表.缺少的器材是交流电源、刻度尺与重物.
(2)关于该实验,下列说法正确的是B
A.重物应选用密度小的物体
B.两个限位孔应在同一竖直线上
C.打点计时器应接低压直流电源
D.应先释放纸带,后接通电源
(3)若实验中所用重物的质量m=1㎏,打点时间间隔为0.02s,打出的纸带如图所示,O、A、B、C、D为相邻的几点,测的OA=0.78cm、OB=1.79cm、OC=3.14cm、OD=4.90cm,查出当地的重力加速度g=9.80m/s2,则重物在B点时的动能EKB=0.174J从开始下落到B点的过程中,重物的重力势能减少量是0.175J.
分析 (1)通过实验的原理出发,确定所需测量的物理量,从而确定所需的器材,以及不必要的器材.
(2)理解该实验的实验原理,需要测量的数据等;明确打点计时器的使用;理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理;对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚;
(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点的速度,从而得出B点的动能,根据下降的高度求出物体重力势能的减小量,从而判断机械能是否守恒.
解答 解:(1)该实验中,要有做自由落体运动的物体重锤;通过打点计时器来记录物体运动时间,不需要秒表,打点计时器需要的是交流电源,因此低压直流电源不需要,缺少低压交流电源,由于验证机械能公式中可以把物体质量约掉,因此不需要天平,同时实验中缺少刻度尺.
即不必要的器材是直流电源、天平、秒表,
缺少的器材是交流电源,刻度尺与重物.
(2)A、为了让重物的运动接近自由落体,忽略阻力;重物应选择密度大体积小的物体;故A错误;
B、手提纸带时使纸带保持竖直,与限位孔应在同一竖直线上,从而减小摩擦力,故B正确;
C、打点计时器利用振针的振动打点,应采用交流电源;故C错误;
D、开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放重锤,让它带着纸带一同落下,如果先放开纸带让重物下落,再接通打点计时时器的电源,由于重物运动较快,不利于数据的采集和处理,会对实验产生较大的误差,故D错误.
故选:B;
(3)匀变速直线运动中,时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,因此有:
vB=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{3.14-0.78}{2×0.02}×1{0}^{-2}$=0.59m/s
EkB=$\frac{1}{2}$mvB2=$\frac{1}{2}×1×0.5{9}^{2}$J=0.174J.
重物重力势能的减小量△Ep=mgh=1×9.8×0.0179J=0.175J.
故答案为:(1)低压直流电源、天平,秒表;交流电源,刻度尺与重物;
(2)B;
(3)0.174 J. 0.175J.
点评 对于基础实验要从实验原理出发去理解,要亲自动手实验,深刻体会实验的具体操作,不能单凭记忆去理解实验;要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒,重物带动纸带下落过程中,除了重力还受到阻力,从能量转化的角度,由于阻力做功,重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能.
A. | 紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大 | |
B. | 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应 | |
C. | 有10个放射性元素的原子核,当有5个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素半衰期 | |
D. | 氢原子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时氢原子的电势能减小,电子的动能增大 | |
E. | 大量氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时会辐射出三种不同频率的光 |
A. | t=0时刻穿过线框的磁通量为0.1Wb | |
B. | 通过线框中感应电流方向为逆时针方向 | |
C. | 在t=0.6s内通过线框中的电量为0.12C | |
D. | 经过t=0.6s线框中产生的热量为0.08J |
A. | 原线圈交流电的频率为50Hz | B. | 原线圈输入电压的有效值为50V | ||
C. | 电阻R1消耗的电功率为10W | D. | 通过R3的电流始终为零 |
A. | 可求出空沙桶的重力 | |
B. | 可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小 | |
C. | 可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小 | |
D. | 可判断第50秒后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上) |
A. | 此交流电的频率为100Hz | B. | 电压表示数为220V | ||
C. | 此电动机输出功率为60W | D. | 电流表A1示数为10A |
A. | 闭合开关S电路稳定后电容器上所带的电量4×10-4C | |
B. | 在ab之间接一个内阻RV=4.8kΩ的电压表示数3V | |
C. | 闭合开关S电路稳定后电容器上所带的电量2×10-4C | |
D. | 在ab之间接一个内阻RV=4.8kΩ的电压表示数4V |