题目内容
【题目】采用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,当地的重力加速度g=9.80m/s2。
(1)实验室可供选择的重物如下,最合理的是___________。
A质量为10g的石块
B质量为100g的钩码
C.质量为200g的木球
D.质量为500g的塑料球
(2)用正确选择的重物进行实验,得到一条符合实验要求的纸带如图乙所示,O为纸带下落的起始点,A、B、C为纸带上选取的三个连续点。重物由O点运动到B点的过程中,动能的增加量为___________J,重力势能的减少量为___________J(以上两空计算结果均保留三位有效数字)。这两者不相等的原因可能是______________________(任意答一条即可)。
【答案】(1)B (2)0.450 0.453 重物下落过程中有空气阻力或纸带受到的摩擦力的影响.
【解析】
(1)为减小空气阻力对实验的影响,为减小实验误差,应选择体积小而质量大的重物。
(2)根据实验数据应用匀变速直线运动的推论求出B点的速度,然后根据重力势能与动能的计算公式分析答题。
(1)为减小空气阻力对实验的影响,为减小实验误差,应选择质量为100g的钩码作为重物,故选B;
(2)打B点时的速度:,重物由O运动到B点时动能的增加量:△EK=mvB2=×0.100×32=0.450J,
重力势能减少量:△EP=mgh=0.100×9.8×0.4625=0.453J。
这两者不相等的原因可能是:重物下落过程中有空气阻力或纸带受到的摩擦力的影响.
【题目】一个同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系,进行了如下实验:在离地面高度为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的一个小钢球接触.当弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌子边缘,如图所示.让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面,小钢球在空中飞行后落在水平地面上,水平距离为s.
(1)请你推导出弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式: Ep= .
(2)弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示:
弹簧的压缩量x (cm) | 1.00 | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 | 3.50 |
小钢球飞行的水平距离s (cm) | 1.01 | 1.50 | 2.01 | 2.49 | 3.01 | 3.50 |
根据上面的实验数据,请你猜测弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量x之间的关系为