题目内容
15.某同学利用重物自由下落来“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示.(1)请指出实验装置中存在的明显错误:打点计时器不能接“直流电源”.
(2)进行实验时,为保证重物下落时初速度为零,应A(选填“A”或“B”).
A.先接通电源,再释放纸带
B.先释放纸带,再接通电源
(3)根据打出的纸带,选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点如图乙所示.已测出点1、2、3、4到打出的第一个点O的距离分别为h1、h2、h3、h4,打点计时器的打点周期为T.若代入所测数据能满足表达式gh3=$\frac{({h}_{4}-{h}_{2})^{2}}{8{T}^{2}}$,则可验证重物下落过程机械能守恒(用题目中已测出的物理量表示).
分析 打点计时器应使用交流电源,重物释放时应紧靠打点计时器.
先接通电源后,释放纸带,确保重锺下落时初速度为零.
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出3点的速度,再由减小的重力势能转化动能来验证是否守恒.
解答 解:(1)从图甲中的实验装置中发现,打点计时器接在了“直流电源”上,打点计时器的工作电源是“低压交流电源”.因此,明显的错误是打点计时器不能接在“直流电源”上.
(2)为了使纸带上打下的第1个点是速度为零的初始点,应该先接通电源,让打点计时器正常工作后,再释放纸带.若先释放纸带,再接通电源,当打点计时器打点时,纸带已经下落,打下的第1个点的速度不为零.因此,为保证重物下落的初速度为零,应先接通电源,再释放纸带.
(3)根据实验原理,只要验证ghn=$\frac{1}{2}$v2n即可验证机械能守恒定律.因此需求解v3.根据匀变速直线运动规律关系式可得,v3=$\frac{{h}_{4}-{h}_{2}}{2T}$,则有$\frac{1}{2}$v23=$\frac{({h}_{4}-{h}_{2})^{2}}{8{T}^{2}}$,故只要在误差允许的范围内验证gh3=$\frac{({h}_{4}-{h}_{2})^{2}}{8{T}^{2}}$成立,就可验证重物下落过程中机械能守恒.
故答案为:(1)打点计时器不能接“直流电源”(或打点计时器应接“交流电源”);(2)A;(3)$\frac{({h}_{4}-{h}_{2})^{2}}{8{T}^{2}}$
点评 解决本题的关键知道该实验的原理以及注意事项,掌握求解瞬时速度的方法.注意掌握实验中的注意事项,明确若先释放纸带后接通电源时纸带的初速度不为零,则不能取开始打点的来验证,同时打点也不稳定,误差较大.
A. | 奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系 | |
B. | 安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说 | |
C. | 法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流,从而发现了电磁感应现象 | |
D. | 楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 |
A. | C点电势为2V | |
B. | 电场强度E沿AB方向由A→B,大小为400N/C | |
C. | 该正电荷在B点具有的电势能为2.4×10-4J | |
D. | 将该正电荷从C点移到B点,电势能增加了1.8×10-4J |
A. | 随着B向右缓慢移动,绳子的张力增大 | |
B. | 随着B向右缓慢移动,绳子的张力不变 | |
C. | 随着B向右缓慢移动,滑轮受绳AB的合力变大 | |
D. | 随着B向右缓慢移动,滑轮受绳AB的合力不变 |
A. | 对杆受力分析 | |
B. | 物体随皮带匀速向右运动 | |
C. | 图中A、B相对静止且匀速向右运动,对B分析 | |
D. | 对A分析 |
A. | m1>m2,g1=g2 | B. | m1<m2,g1=g2 | C. | m1=m2,g1>g2 | D. | m1=m2,g1<g2 |