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(10分)在验证机械能守恒定律的实验中。实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种。质量为m的重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。
(1)下列列举了该实验的n个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
以上操作中不必要的步骤为___________,操作不恰当的步骤为___________(在横线上写出对应的序号)。
(2)如图所示,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点O的距离为so,点A、C间的距离为s1,点C、E间的距离为s2,使用的交流电的频率为f,则C点的速度为 ,打点计时器在打C点时重锤的动能为 ,打点计时器在打O点和C点的这段时间内重锤的重力势能减少量为 。利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度,则加速度a的表达式为= 。
(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加,其原因主要是因为在重锤下落过程存在着阻力的作用,可以通过该实验装置测定该阻力的大小。若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g 。试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为F= 。
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在超低温条件下,物质的许多性质会发生意想不到的变化.荷兰科学家卡末林·昂内斯1908年首次将氦液化,获得了1.5K左右的低温,并于1911年通过实验发现了在4.2K左右汞的超导导电状态,因此获得了1913年诺贝尔物理学奖.爱因斯坦曾预言,如果将某些特定原子气体冷却到非常低的温度,那么所有原子会突然以可能的最低能态凝聚,其过程就像在气体中形成液滴,这就是著名的“玻色-爱因斯坦凝聚”.1995年,美国科学家康奈尔和维曼终于在比绝对零度高出千万分之二度的超低温度下,使约2000个铷原子形成了“玻色-爱因斯坦凝聚”,同时德国科学家克特勒独立地用钠原子进行实验,也获得了同样的成功.因此,这三位科学家共同获得2001年诺贝尔物理学奖.
请仔细阅读以上文字,并回答下列问题:
(1)超导材料电阻降为零的温度称为临界温度,1987年我国科学家制成临界温度为90K的高温超导体,其临界温度对应的摄氏温度为多少?
(2)利用超导材料零电阻的性质,可实现无损耗输电.现有一直流电路,输电线的总电阻为0.4Ω,它提供给用电器的电功率为40kW,电压为800V.如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线,保持供给用电器的功率和电压不变,那么节约的电功率为多少?
查看习题详情和答案>>如图所示,有一个直立的气缸,气缸底到气缸口的距离为
L0(cm),用一厚度和质量均可忽略不计的刚性活塞A,把一定质量的空气封在气缸内,活塞与气缸间的摩擦可忽略.平衡时活塞上表面与气缸U的距离很小(计算时可忽略不计),周围大气的压强为H0(cmHg).现把盛有水银的一个瓶子放在活塞上(瓶子的质量可忽略),平衡时活塞到气缸底的距离为L(cm).若不是把这瓶水银放在活塞上,而是把瓶内水银缓缓不断地倒在活塞上方,这时活塞向下移,压缩气体,直到活塞不再下移.求此时活塞在气缸内可能的位置以及与之相对应的条件(即题中给出量之间应满足的关系).设气体的温度不变.如图所示,有一个直立的气缸,气缸底到气缸口的距离为L0 cm,用一厚度和质量均可忽略不计的刚性活塞A,把一定质量的空气封在气缸内,活塞与气缸间的摩擦可忽略,平衡时活塞上表面与气缸口的距离很小(计算时可忽略不计),周围大气的压强为H0 cm Hg.现把盛有水银的一个瓶子放在活塞上(瓶子的质量可忽略),平衡时活塞到气缸底的距离为Lcm.若不是把这瓶水银放在活塞上,而是把瓶内水银缓缓不断地倒在活塞上方,这时活塞向下移压缩气体,直到活塞不再下移,求此时活塞在气缸内可能的位置以及与之相对应的条件(即题中给出量之间应满足的关系),设气体的温度不变.
现有器材:
直流电源E(电动势6V,内阻不计);
电压表(量程6V,内阻约为4×104Ω);
电流表(量程300mA,内阻约为2Ω);
电流表(量程600mA,内阻约为1Ω);
滑动变阻器R(最大阻值约为30Ω);
电子键S,导线若干.
①如果既要满足测量要求,又要测量误差较小,应该选用的电流表是
②如图1已经完成部分导线的连接,请你在实物接线图中完成余下导线的连接.
(2)某同学用如图2所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的频率为50Hz交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.
①他进行了下面几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上;
C.用天平测出重锤的质量;
D.先接通电源,后释放纸带,打出一条纸带;
E.测量纸带上某些点间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
其中没有必要进行的步骤是
②他进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析.如图3所示.其中O点为起始点,A、B、C、D、E、F为六个计数点.根据以上数据,当打点到B点时重锤的速度
1 |
2 |
③他继续根据纸带算出各点的速度v,量出下落距离h,并以
v2 |
2 |
④他进一步分析,发现本实验存在较大误差.为此设计出用如图5示的实验装置来验证机械能守恒定律.通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落,下落过程中经过光电门B时,通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t,用毫米刻度尺测出AB之间的距离h,用游标卡尺测得小铁球的直径d.重力加速度为g.实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束.小铁球通过光电门时的瞬时速度v=
⑤比较两个方案,改进后的方案相比原方案的最主要的优点是: