题目内容
5.在用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验时.(1)为了减小实验误差,下列做法合理的是BD.
A.用天平测重锤质量时,采用多次测量取平均的方法
B.用刻度尺测重锤下落高度时,采用多次测量取平均的方法
C.选用体积小的,可以看做质点的重锤做实验
D.释放重锤前,通过目测的方法使连接重锤的纸带尽量竖直
(2)设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g.图乙是实验得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F为纸带上等时间间隔的六个计数点(相邻两个点间还有四个点未画出).根据测得的s1、s2、s3、s4、s5写出重物由B点到E点重力势能减少量的表达式为mg(s4-s1),动能增加量的表达式为$\frac{m({s}_{5}-{s}_{3})^{2}-m{s}_{2}^{2}}{200{T}^{2}}$.实验中发现重锤下落时动能的增加量总是小于重力势能的减少量,这是因为运动过程中需克服阻力做功.
分析 (1)机械能守恒定律的条件是只有重力做功,所以本实验的关键是想法减少重锤受到阻力的影响,减少措施有选取密度大的、质量大体积小的重锤,同时减小长度测量的误差;
(2)根据重物下降的高度求出重力势能的减小量,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B点的速度,从而求出动能的增加量.
解答 解:(1)根据机械能守恒的条件可知,在用重锤自由落体运动验证机械能守恒定律实验时,必须尽量减少摩擦力影响,及长度测量的误差.
A、由mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$ 可得与质量m无关,故可以不测量重锤的质量,故A错误.
B、用刻度尺测重锤下落高度时,采用多次测量取平均的方法,从而减小测量的误差,故B正确.
C、若重锤质量相同时,体积小的受到的空气阻力小,所以选体积小的重锤比体积大的好,但无法当作质点来看待,故C错误.
D、释放重锤前,通过目测的方法使连接重锤的纸带尽量竖直,从而减小摩擦阻力的影响,故D正确.
(2)根据重力做功与重力势能的关系,
得重物由B点到E点重力势能减少量的表达式:△Ep=mghBE=mg(s4-s1),
故重物的重力势能减少量为mg(s4-s1),
由匀变速直线运动的规律,中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度,即vB=$\frac{{s}_{2}}{10T}$,
同理,vE=$\frac{{s}_{2}}{10T}$$\frac{{s}_{5}-{s}_{3}}{10T}$;
那么△Ek=$\frac{1}{2}m{v}_{E}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$=$\frac{m({s}_{5}-{s}_{3})^{2}-m{s}_{2}^{2}}{200{T}^{2}}$,
根据以上数据可知,减小的重力势能大于增加的动能,原因是运动过程中需克服阻力做功;
故答案为:(1)BD;(2)mg(s4-s1),$\frac{m({s}_{5}-{s}_{3})^{2}-m{s}_{2}^{2}}{200{T}^{2}}$,运动过程中需克服阻力做功.
点评 考查验证机械能守恒定律实验器材,在记忆实验器材时要注意结合实验原理及方法来记忆.要知道重物带动纸带下落过程中能量转化的过程和能量守恒.知道能够减小实验误差的方法.
| A. | 锌板带正电 | |
| B. | 有正离子从锌板逸出 | |
| C. | 有电子从锌板逸出 | |
| D. | 锌板会吸附空气中的正离子 | |
| E. | 增大紫外线的强度并不能改变光电子的最大初动能 |
| A. | 小球第一次反弹后离开地面的速度的大小为5m/s | |
| B. | 碰撞前后动量改变量的大小为8kg•m/s | |
| C. | 小球是从1.25m高处自由下落的 | |
| D. | 小球反弹起的最大高度为0.45 m |
| A. | 物块对斜面体的压力变大 | B. | 斜面体受地面的摩擦力不变 | ||
| C. | 斜面体对地面的压力变大 | D. | 斜面体受地面的摩擦力变小 |
| A. | 70N | B. | 50N | C. | 10N | D. | 25N |
| A. | 小船过河所需的最短时间是36s | |
| B. | 要使小船过河的位移最短,船头应始终正对着对岸 | |
| C. | 要使小船过河的位移最短,过河所需的时间是60s | |
| D. | 如果水流速度增大为6m/s,小船过河所需的最短时间将不变 |
| A. | 等于在平衡位置时振子的动能 | |
| B. | 等于在最大位移时弹簧的弹性势能 | |
| C. | 等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和 | |
| D. | 位移越大振动能量也越大 |
| A. | 每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值 | |
| B. | 每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致 | |
| C. | 根据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法,是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算. | |
| D. | 先让小车在橡皮筋的作用下弹出,再接通电源 | |
| E. | 本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…所采用的方法是选用同样的橡皮筋,并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致.当用1条橡皮筋进行实验时,橡皮筋对小车做的功为W,用2条、3条…橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时,橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W… | |
| F. | 小车运动中会受到阻力,补偿的方法,可以使木板适当倾斜 |
| A. | 逸出功与v有关 | B. | Ekm与入射光强度成正比 | ||
| C. | 当v>v0时,会逸出光电子 | D. | 图中直线的斜率与普朗克常量有关 |