题目内容
6.某课外探究小组利用光电门等器材验证机械能守恒定律,实验示意图如图甲所示.将一直径为d、质量为m的金属小球由高处从静止释放,下落过程中先后通过正下方、固定于A、B两处的光电门,测得A、B间的距离为H,分别记录下小球通过光电门A、B的时间为tA、tB,当地的重力加速度为g,则:(1)如图乙所示,用螺旋测微器测得小球的直径d=4.900mm.
(2)小球经过光电门A时的速度表达式为${v}_{A}=\frac{d}{{t}_{A}}$.
(3)某次实验得到tA、tB、H的数值,在同一坐标系中标出$\frac{1}{{t}_{A}}$、$\frac{1}{{t}_{B}}$及H数值,作出如图丙所示的图象,则图中直线的斜率为$\frac{2g}{{d}^{2}}$(用g、d表示)时表示小球从A到B过程中机械能守恒.
分析 (1)螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数,需估读.
(2)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球经过光电门A的速度.
(3)根据重力势能的减小量和动能的增加量相等得出$\frac{1}{{t}^{2}}$-h的关系式,从而分析判断.
解答 解:(1)螺旋测微器的固定刻度读数为4.5mm,可动刻度读数为0.01×40.0mm=0.400mm,则小球的直径d=4.900mm.
(2)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知,小球经过光电门A的瞬时速度为:
${v}_{A}=\frac{d}{{t}_{A}}$.
(3)根据机械能守恒得:$mgh=\frac{1}{2}m\frac{{d}^{2}}{{t}^{2}}-\frac{1}{2}m\frac{{d}^{2}}{{{t}_{A}}^{2}}$
整理得:$\frac{1}{{t}^{2}}=\frac{2gh}{{d}^{2}}+\frac{1}{{{t}_{A}}^{2}}$
若图线的斜率k=$\frac{2g}{{d}^{2}}$,小球机械能守恒.
故答案为:(1)4.900,(2)${v}_{A}=\frac{d}{{t}_{A}}$,(3)$\frac{2g}{{d}^{2}}$.
点评 解决本题的关键知道实验的原理,抓住重力势能的减小量和动能的增加量相等是否相等进行验证,掌握螺旋测微器的读数方法,注意需要估读.
练习册系列答案
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16.下列说法正确的是( )
A. | 速度大的物体,它的动量-定也大 | |
B. | 动量大的物体,它的速度一定也大 | |
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D. | 物体的动量变化越快则该物体所受合外力一定越大 |
14.甲、乙两汽车同时开始从同一地点沿同一平直公路同向行驶,它们的v-t图象如图所示,则( )
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B. | 在0~t1时间内,甲车做加速度不断减小的加速运动,乙车做加速度不断增大的减速运动 | |
C. | 在0~t1时间内,汽车乙的位移逐渐减小 | |
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11.A、B为水平面上两点,A、B正上方各有一个完全相同的小球甲、乙,现将两球同时水平抛出,且v甲=2v乙,两小球先后落地至AB连线的中点C,空气阻力不计,则从球抛出后到落至地面前的过程,甲、乙两球( )
A. | 动量变化量之比为1:2 | B. | 动量变化量之比为1:4 | ||
C. | 动能变化量之比为1:2 | D. | 动能变化量之比为1:4 |
20.在物理学发展史上,许多科学家通过不懈的努力,取得了辉煌的研究成果,下列表述符合物理学史实的是( )
A. | 行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性 | |
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