题目内容

在利用电磁打点计时器(电磁打点计时器所用电源频率为50Hz)“验证机械能守恒定律”的实验中:
(1)某同学用如图甲所示装置进行实验,得到如图乙所示的纸带,把第一个点(初速度为零)记作O点,测出点OA间的距离为68.97 cm,点AC间的距离为15.24 cm,点CE间的距离为16.76 cm,已知当地重力加速度为9.8m/s2,重锤的质量为m=1.0 kg,则打点计时器在打O点到C点的这段时间内,重锤动能的增加量为________J,重力势能的减少量为________J.

图甲                                   图乙
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a=________m/s2.
(3)在实验中发现,重锤减少的重力势能总大于重锤增加的动能,其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用,用题目中给出的已知量求出重锤下落过程中受到的平均阻力大小为________N.
(1)8.00 8.25 (2)9.50 (3)0.30
本题主要考查“验证机械能守恒定律”这个实验的基本原理和应用,并且综合了牛顿第二定律.
(1)C点速度
该过程动能的增加量
ΔEkmvc2×1.0×(4.00)2J=8.00J
该过程重力势能的减少量为ΔEpmg·=1.0×9.8×(68.97+15.24)×102J=8.25J
(2)加速度
(3)由牛顿第二定律得mgFfma
Ffmgma=0.30N
练习册系列答案
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利用电火花计时器做如下实验。
(1)(10分)甲同学使用如图1所示的装置来验证“机械能守恒定律”。

①下面是操作步骤:
a.按图1安装器材;
b.松开铁夹,使重锤带动纸带下落;
c.接通电火花计时器电源,使计时器开始工作
d.进行数据处理:
e.根据需要,在纸带上测量数据。
把上述必要的操作步骤按正确的顺序排列           .
②电火花计时器接在频率为50Hz的交流电源上,图2为实验中打出的一条纸带,从起始点O开始,将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C、D……,

电火花计时器打F点时,重锤下落的速度为            m/s。(保留到小数点后两位)
③如果已知重锤的质量为0.50kg,当地的重力加速度为9.80m/s2。从打O点到打F点的过程中,重锤重力势能的减少量为           J,重锤动能的增加量为     J。(保留到小数点后两位)
(2)(8分)乙同学采用如图3所示的装置进行了有关“动能定理”研究的实验。

a.按图3把实验器材安装好,不挂配重,反复移动垫木直到小车能够做匀速直线运动;
b.把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂质量为100g的配重。接通电源,放开小车,电火花计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点。从某点A开始,此后在纸带上每隔4个点取一个计数点,依次标为B、C、D……;
c.测量出B、C、D、……各点与A点的距离,分别记为、……;
d.用配重受到的重力分别乘以、……,得到配重重力所做的功W1、W2、W3、……;(重力加速度g=9.80m/s2)
e.求出B、C、D、……各点速度的大小,分别记为、……,再求出它们的平方、……;
f.用纵坐标表示速度的平方,横坐标表示配重重力所做的功W,作出图象,并在图象中描出()坐标点,再连成图线;(以下计算保留到小数点后两位)
①在步骤d中,该同学测得,则配重重力所做的功      J;
②该同学得到图象如图4。通过图象可知,打A点时对应小车的速度  m/s;
③小车的质量M=        kg.

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