题目内容
【题目】DIS实验是利用现代信息技术进行的实验.老师上课时用DIS研究“机械能守恒定律”的装置如图甲所示,在某次实验中,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图乙所示.图象的横轴表示小球距D点的高度h,纵轴表示摆球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E.试回答下列问题:
(1)图乙的图象中,表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是_____
A.甲、乙、丙 B.乙、丙、甲 C.丙、甲、乙 D.丙、乙、甲
(2)根据图乙所示的实验图象,可以得出的结论是______________________
(3)根据图乙所示的实验图象,本次实验小球重力势能Ep和动能Ek相等时距最低点D的竖直高度为______m,由静止释放时距最低点D的竖直高度为______m.
(4)根据图乙所示的实验图象,可以得出小球的质量为______kg(取g=9.8m/s2,结果保留两位有效数字)
【答案】 (1)B (2)由实验结果知:在误差允许的范围内,在只有重力做功的情况下,小球的机械能守恒. (3) 0.1m 0.2m (4) 0.0081~ 0.0082kg
【解析】(1)根据和动能定理可知,当高度增大时,重力做负功, 增大,动能减小,而机械能不变,则乙表示重力势能丙表示动能,甲表示机械能,故B正确.
(2)小球摆动过程受到拉力和重力,拉力不做功,只有重力做功,小球的机械能守恒.故得出的结论是:在误差允许的范围内,在只有重力做功的情况下,小球的机械能守恒.
(3)从图乙中可知当动能和势能相等时,距离D点的高度为0.1m;在最低点,小球的重力势能为零,总机械能为1.6J,当两者相等时,此时距离D点的高度0.1m,也就是说剩下的0.8J的重力势能全部转化为动能还需要下降0.1m,故从最高点到最低点D的竖直高度为0.2m
(4)当时,有,将h=0.1m, ,代入可得