题目内容
9.图甲是验证机械能守恒定律的实验.小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住,轻绳另一端固定.将轻绳拉至水平后由静止释放.在最低点附近放置一组光电门,测出小圆柱运动到最低点的挡光时间△t,再用游标卡尺测出小圆柱的直径d,如图乙所示,重力加速度为g.则(1)小圆柱的直径d=1.02cm.
(2)测出悬点到圆柱重心的距离l,若等式gl=$\frac{1}{2}(\frac{d}{△t})^{2}$成立,说明小圆柱下摆过程机械能守恒.
(3)若在悬点O安装一个拉力传感器,测出绳子上的拉力F,则要验证小圆柱在最低点的向心力公式还需要测量的物理量是小圆柱的质量m(用文字和字母表示),若等式F=mg+$m\frac{{d}^{2}}{l△{t}^{2}}$成立,则可验证向心力公式Fn=m$\frac{{v}^{2}}{R}$.
分析 (1)游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数,不需估读.
(2)的关键是根据机械能守恒定律列出表达式即可.(3)题的关键是根据牛顿第二定律列出表达式,然后求出拉力表达式即可.
解答 解:(1)小圆柱的直径d=10 mm+2×0.1 mm=10.2 mm=1.02 cm.
(2)根据机械能守恒定律得mgl=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$,所以只需验证gl=$\frac{1}{2}{v}^{2}$=$\frac{1}{2}(\frac{d}{△t})^{2}$,就说明小圆柱下摆过程中机械能守恒.
(3)若测量出小圆柱的质量m,则在最低点由牛顿第二定律得F-mg=$m\frac{{v}^{2}}{l}$,
若等式F=mg+$m\frac{{d}^{2}}{l△{t}^{2}}$成立,则可验证向心力公式.可知需要测量小圆柱的质量m.
故答案为:(1)1.02,(2)$\frac{1}{2}(\frac{d}{△t})^{2}$,(3)小圆柱的质量m,mg+$m\frac{{d}^{2}}{l△{t}^{2}}$.
点评 解决本题的关键是明确实验原理,根据物理规律列出相应方程,然后求解讨论即可.以及掌握游标卡尺的读数方法,注意单位.
练习册系列答案
相关题目
4.如图所示,在光滑水平面上,有一质量为M=3kg的薄板和质量m=1kg的物块,都以υ=4m/s的初速度朝相反方向运动,它们之间有摩擦,薄板足够长,当薄板的速度为2.7m/s时,物块的运动情况是( )
A. | 做减速运动 | B. | 做加速运动 | ||
C. | 做匀速运动 | D. | 以上运动都有可能 |
17.下列说法正确的是( )
A. | 一定质量的某种气体,当温度和体积确定时,其压强必然是确定的 | |
B. | 随着科技的发展,人们能制造出将内能全部转化转化成机械能而不对外界产生其他影响的机器 | |
C. | 温度越高的物体,其分子平均动能越大 | |
D. | 某种质量一定的气体保持温度不变,体积变大,压强减小 | |
E. | 物体的体积增大,其分子势能一定增大 |
14.如图所示,倾角为30°的斜面体置于水平地面上.一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B,跨过固定于斜面体顶端的小滑轮O,A的质量为m,B的质量为4m.开始时,用手托住A,使OA段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力),OB绳平行于斜面,此时B静止不动.将A由静止释放,在其下摆过程中,斜面体始终保持静止,下列判断中正确的是( )
A. | 物块B受到的摩擦力先减小后增大 | |
B. | 地面对斜面体的摩擦力方向一直向右 | |
C. | 小球A的机械能减小 | |
D. | 小球A的机械能不守恒,A、B系统的机械能守恒 |
18.如图所示,水平面上停放着A,B两辆小车,质量分别为M和m.M>m,两小车相距为L,人的质量也为m,另有质量不计的硬杆和细绳.第一次人站在A车上,杆插在B车上;第二次人站在B车上,杆插在A车上;若两种情况下人用相同大小的水平作用力拉绳子,使两车相遇,不计阻力,两次小车从开始运动到相遇的时间分别为t1和t2,则( )
A. | t1等于t2 | B. | t1小于t2 | ||
C. | t1大于t2 | D. | 条件不足,无法判断 |
19.如图所示,在垂直纸面向里的磁感应强度为B的有界矩形匀强磁场区域内,有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd.线框以恒定的速度v沿纸面垂直磁场边界向左运动,运动中线框dc边始终与磁场右边界平行,线框边长ad=l,cd=2l,线框导线的总电阻为R,则线框离开磁场的过程中,下列说法正确的是( )
A. | 流过线框截面的电量为$\frac{B{l}^{2}}{R}$ | |
B. | 产生的焦耳热为$\frac{4{B}^{2}{l}^{3}v}{R}$ | |
C. | cd两点间的电势差$\frac{4Blv}{3}$ | |
D. | 线框从图示位置至完全离开磁场的过程中,回路中始终有顺时针方向的感应电流 |