题目内容
3.可以用不同方式记录时间,如打点计时器可以计时,利用匀速圆周运动也可以计时. 如图甲所示,用包有白纸的质量为m千克的圆柱棒代替纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动,代替打点计时针.当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号,如图乙所示,设毛笔接触棒时不影响棒的运动.测得记号之间的距离依次为 20.0mm,44.0mm,68.0mm,92.0mm,116.0mm,140.0mm,已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样,由此研究圆柱棒的运动情况.根据以上内容,回答下列问题:(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T=0.05s,图乙中的左端是圆柱棒的悬挂端(选填“左”、“右”).
(2)根据图乙所给的数据,可知毛笔画下记号D时,圆柱棒下落的速度vD=1.60m/s;(结果保留三位有效数字)
(3)圆柱棒由记号C至D减少的重力势能大于(选填“大于”、“小于”、“等于”)增加的动能,选C-D段来研究对测量的系统(选填“偶然”、“系统”)误差会增大.
分析 了解该实验装置的原理,它类似于打点计时器,蘸有颜料的毛笔随电动机转一圈就在圆柱棒面上的纸上画出记号,这就像打点计时器每隔一定时间就打一个点.数据的处理思路与打点计时器打出来的纸带处理一样.利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度,从而求出动能.根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值.
解答 解:(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔为电动机的转动周期.
已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样,即每秒转20周,所以T=$\frac{1}{20}$s=0.05s
圆柱下落过程中,毛笔依次从圆柱的下端往上端画,随着时间圆柱是加速运动,在乙图中圆柱的左端速度较大,右端速度较小,
所以图乙中的圆柱棒的左端是悬挂端.
(2)利用匀变速直线运动的推论vD=$\frac{x}{t}$=$\frac{92.0+68.0}{2×0.05}×1{0}^{-3}$m/s=1.60m/s
(3)同理,vC=$\frac{x}{t}$=$\frac{68.0+44.0}{2×0.05}×1{0}^{-3}$m/s=1.12m/s
C、D之间棒的动能的变化量为△EK=EkD-EkC=$\frac{1}{2}$mvD2-$\frac{1}{2}$mvC2=$\frac{1}{2}×m×(1.{6}^{2}-1.1{2}^{2})$=0.474m J
根据重力势能的定义式得:
重力势能减小量△Ep=mgh=m×9.8×68.0×10-3J=0.667m J.
重力势能减小量大于C、D之间棒的动能的变化量,
选C-D段来研究时,测量长度较短,带来的系统误差较大,
故答案为:(1)0.05;左;(2)1.60;(3)大于,系统.
点评 该实验装置是根据打点计时器的特点和实验原理进行设计新的实验.数据的处理思路与打点计时器打出来的纸带处理一样.我们对于书本上的实验必须要掌握实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项,才能解决设计实验的问题.
A. | $\frac{\sqrt{3}πL}{3{v}_{0}}$ | B. | $\frac{\sqrt{3}πL}{6{v}_{0}}$ | C. | $\frac{\sqrt{3}πL}{9{v}_{0}}$ | D. | $\frac{\sqrt{3}πL}{12{v}_{0}}$ |
时间 | t0 | t1 | t2 | t3 |
体重计示数(kg) | 45.0 | 40.0 | 50.0 | 45.0 |
A. | t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反 | |
B. | t1和t2时刻物体的质量并没有发生变化,但所受重力发生了变化 | |
C. | t1和t2时刻电梯运动的加速度大小相等,运动方向一定相反 | |
D. | t3时刻电梯一定向上运动 |
A. | 该波向x轴正方向传播 | |
B. | 质点P的振幅为0.1m | |
C. | 该波的频率为$\frac{15}{4}$Hz | |
D. | 该波的传播速度为15m/s | |
E. | 在t=0.2s时刻,与P相距1m处的质点沿x轴负方向运动 |
A. | 1 | B. | 2 | C. | 0.5 | D. | 无法确定 |
A. | 线圈中感应电动势每秒增加2V | |
B. | 线圈中感应电动势始终为2V | |
C. | 线圈中感应电动势始终为一个确定值,但由于线圈有电阻,电动势小于2V | |
D. | 线圈中感应电动势每秒减少2V |
A. | 在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时,用点电荷来代替物体的方法叫微元法 | |
B. | 在探究求合力方法的实验中,讨论合力和分力的关系时使用了等效替代的思想方法 | |
C. | 速度是用位移和时间的比值定义的一个物理量,而加速度不是用比值定义的物理量 | |
D. | 在用v-t图象推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,采用了理想模型法 |