题目内容
【题目】用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6 V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律,已知重力加速度为g.
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.先释放悬挂纸带的夹子,然后接通电源开关打出一条纸带;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能在误差范围内是否等于增加的动能.
其中没有必要或操作不恰当的步骤是________(填写选项对应的字母).
(2)如图所示是实验中得到一条纸带,将起始点记为O,并在离O点较远的任意点依次选取6个连续的点,分别记为A、B、C、D、E、F,量出各点与O点的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5、h6,使用交流电的周期为T,设重锤质量为m,则在打E点时重锤的动能为________,在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量为________.
(3)在本实验中发现,重锤减少的重力势能总是______(填“大于”或“小于”)重锤增加的动能,主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用,为了测定阻力大小,可算出(2)问中纸带各点对应的速度,分别记为v1至v6, 并作vn2—hn图象,如图所示,直线斜率为k,则可测出阻力大小为________.
【答案】BCD mgh5 大于 m(g-)
【解析】
(1)A.打点计时器利用的是交流电的周期性变化来改变电路的工作状态,从而实现打点计时。因此,打点计时器要接到电源的交流输出端上;故A正确。
B.本实验只需要验证即,并不需要测量质量,故B不需要;
C.试验中需要先接通电源,后释放悬挂纸带的夹子,故C错误;
D.本实验根据的是机械能守恒的变化式,即来验证机械能守恒,故D正确;
故选BC。
(2)根据匀变速直线运动时间中点的瞬时速度等于这段时间内的平均速度。vE==。则在E点的动能为;
在打O点到E点的过程中,物体下落的高度为h=h5,这段时间内重力势能的减少量为:=mgh=mgh5
(3)根据动能定理可知,物体动能的变化量等于物体所受各外力所做功的代数和。本实验中,物体下落过程中,除了重力外,还有摩擦力做功。动能增量等于重力的功和摩擦力的功的代数和。由于摩擦力做负功,故而重力势能的减少量大于动作能增加量;
,则,解得:。
【题目】橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内,伸长量x与弹力F成正比,即F=kx,k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关,理论与实践都表明k=YS/L,其中Y是一个由材料决定的常数,材料力学中称之为杨氏模量.
(1)有一段横截面是圆形的橡皮筋,应用如图甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值.下表为橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录,请在图乙中作出F-x图象_____.
拉力F/N | 5.0 | 10.0 | 15.0 | 20.0 | 25.0 |
伸长量x/cm | 1.60 | 3.20 | 4.80 | 6.40 | 8.00 |
(2)由以上实验可求出该橡皮筋的K值为________N/m(保留两位有效数字).
(3)某同学在家中用三根相同的橡皮筋(遵循胡克定律)来探究合力的方法,如图所示,三根橡皮筋在O点相互连接,拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点.在实验中,可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小,并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向,从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法.在实验过程中,下列说法正确的是(____)
A.只需要测量橡皮筋的长度,不需要测出橡皮筋的原长
B.为减小误差,应选择劲度系数尽量大的橡皮筋
C.以OB、OC为两邻边作平行四边形,其对角线必与OA在一条直线上且长度与OA相等
D.多次实验中即使O点不固定,也可以探究求合力的方法