题目内容
(2010?杭州二模)(1)某同学做验证“机械能守恒定律”实验,不慎将一条选择好的纸带的前面一部分破坏了,测出剩下的一段纸带上的各个点间的距离,如图1所示,已知打点计时器工作频率50Hz,重力加速度g=9.8m/s2.利用这段纸带说明重锤从第2点至第5点过程中机械能守恒.
(2)如图2是一个用电器串联一个指示电流的电流计,还有两个调节旋钮.一个称粗调,另一个称微调,实际
上调节的是两个滑动变阻器.其中一个总阻值很小.当调节“粗调”时,电流会有较大幅度的变化,调节
“微调”时电流只能在较小的范围内变化.通常用“粗调”定大致数值,“微调”定精确值.请你在答题卷的虚线框中画出两种连接方式,用R1表示大电阻,用R2表示小电阻.并说明哪一个电阻起粗调作用,哪一个电阻起微调作用?
(2)如图2是一个用电器串联一个指示电流的电流计,还有两个调节旋钮.一个称粗调,另一个称微调,实际
上调节的是两个滑动变阻器.其中一个总阻值很小.当调节“粗调”时,电流会有较大幅度的变化,调节
“微调”时电流只能在较小的范围内变化.通常用“粗调”定大致数值,“微调”定精确值.请你在答题卷的虚线框中画出两种连接方式,用R1表示大电阻,用R2表示小电阻.并说明哪一个电阻起粗调作用,哪一个电阻起微调作用?
分析:(1)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2、5两点的瞬时速度,从而得出动能的增加量,根据下落的高度求出重力势能的减小量,通过比较动能的增加量和重力势能的减小量,判断机械能是否守恒.
(2)将R1、R2分别串联和并联作出两个电路图,抓住电压不变,通过电阻的变化,确定电流的变化,从而确定哪一个电阻起粗调作用,哪一个电阻起微调作用.
(2)将R1、R2分别串联和并联作出两个电路图,抓住电压不变,通过电阻的变化,确定电流的变化,从而确定哪一个电阻起粗调作用,哪一个电阻起微调作用.
解答:解:(1)
第2点的速度v2=
=
m/s=1.50m/s
第5点的速度v5=
=
m/s=2.07m/s.
令重锤质量为M kg,则重锤从第2点至第5点过程中动能的增量:
△Ek=
mv52-
mv22=m×1.0175J
重锤从第2点至第5点过程中重力势能的减少量:
△Ep=mgh=mg(s2+s3+s4)=m×9.8×(0.0319+0.0357+0.0395)J=m×1.0496J
在误差允许的范围内△Ek=△Ep,因此可以认为从第2点至第5点过程中机械能守恒.
(2)两种连接方式如图所示.
在上图中,R1、R2串联,因为R1表示大电阻,R2表示小电阻,调节R1时,电流变化较大,所以R1为粗调,调节R2时,电流变化较小,所以R2为微调.
在下图中,R1、R2并联,因为R1表示大电阻,R2表示小电阻,调节R1时,电流变化较小,所以R1为微调调节R2时,电流变化较大,所以R2粗调.
故答案为:(1)在误差允许的范围内△Ek=△Ep,因此可以认为从第2点至第5点过程中机械能守恒.
(2)两种电路的连接方式如图所示,在上图中,R1为粗调,R2为微调.
在下图中,R1为微调,R2为粗调.
第2点的速度v2=
s1+s2 |
2T |
0.0281+0.0319 |
2×0.02 |
第5点的速度v5=
s4+s5 |
2T |
0.0395+0.0433 |
2×0.02 |
令重锤质量为M kg,则重锤从第2点至第5点过程中动能的增量:
△Ek=
1 |
2 |
1 |
2 |
重锤从第2点至第5点过程中重力势能的减少量:
△Ep=mgh=mg(s2+s3+s4)=m×9.8×(0.0319+0.0357+0.0395)J=m×1.0496J
在误差允许的范围内△Ek=△Ep,因此可以认为从第2点至第5点过程中机械能守恒.
(2)两种连接方式如图所示.
在上图中,R1、R2串联,因为R1表示大电阻,R2表示小电阻,调节R1时,电流变化较大,所以R1为粗调,调节R2时,电流变化较小,所以R2为微调.
在下图中,R1、R2并联,因为R1表示大电阻,R2表示小电阻,调节R1时,电流变化较小,所以R1为微调调节R2时,电流变化较大,所以R2粗调.
故答案为:(1)在误差允许的范围内△Ek=△Ep,因此可以认为从第2点至第5点过程中机械能守恒.
(2)两种电路的连接方式如图所示,在上图中,R1为粗调,R2为微调.
在下图中,R1为微调,R2为粗调.
点评:对于验证机械能守恒定律的实验,关键掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度的大小.对于本题的电学实验,掌握串并联的电路的特点,通过欧姆定律进行分析.
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