为探究物体在下落过程中机械能是否守恒.某同学采用的实验装置如图1所示．(1)其设计方案如下:让质量为m的立方体小铁块从开始端自由下落.开始端至光电门的高度差为h.则此过程中小铁块重力势能的减少量为mgh,测出小铁块通过光电门时的速度v.则此过程中小铁块动能增加量为$\frac{1}{2}$mv2,比较这两个量之间的关系就可得出此过程中机械能是否守� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

20．

为探究物体在下落过程中机械能是否守恒，某同学采用的实验装置如图1所示．
（1）其设计方案如下：让质量为m的立方体小铁块从开始端自由下落，开始端至光电门的高度差为h，则此过程中小铁块重力势能的减少量为mgh；测出小铁块通过光电门时的速度v，则此过程中小铁块动能增加量为$\frac{1}{2}$mv²；比较这两个量之间的关系就可得出此过程中机械能是否守恒．（已知当地重力加速度大小为g）
（2）具体操作步骤如下：
A．用天平测定小铁块的质量m；
B．用游标卡尺测出立方体小铁块的边长d；
C．用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离h（h＞＞d）；
D．电磁铁先通电（电源未画出），让小铁块吸在开始端；
E．断开电源，让小铁块自由下落；
F．计时装置记录小铁块经过光电门所用时间为t，计算出相应速度v；
G．改变光电门的位置，重复C、D、E、F等步骤，得到七组（h_i，v_i²）数据；
H．将七组数据在v²-h坐标系中找到对应的坐标点，拟合得到如图2所示直线．
上述操作中有一步骤可以省略，你认为是A（填步骤前的字母）；计算小铁块经过光电门时的速度表达式v=$\frac{d}{t}$．
（3）根据v²-h图线，如何判断小铁块在下落过程中机械能是否守恒．答：计算出直线斜率的值与2g的比较，在误差允许的范围内二者相等．

分析解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
根据重力势能和动能的定义求出对应的物理量．
知道光电门测量瞬时速度的原理．
利用v²-h图线处理数据，如果mgh=$\frac{1}{2}$mv²那么v²-h图线的斜率就等于2g．

解答解：（1）重力势能减小量△E_p=mgh
由于静止释放重物
所以小铁块动能增加量为$\frac{1}{2}$mv²．
（2）因为我们是比较mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故A没有必要，
因为光电门的宽度d很小，所以物块经过光电门的速度可以表示为$\frac{d}{t}$．
（3）利用v²-h图线处理数据，如果mgh=$\frac{1}{2}$mv²那么v²-h图线的斜率就等于2g．
所以若v²-h图线满足条件计算出直线斜率的值与2g的比较，在误差允许的范围内二者相等，则可判断小铁块在下落过程中机械能守恒．
故答案为：（1）mgh； $\frac{1}{2}$mv²　（2）A；　$\frac{d}{t}$
（3）计算出直线斜率的值与2g比较，在误差允许范围内二者相等

点评光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
利用图象问题结合数学知识处理物理数据是实验研究常用的方法．我们更多的研究直线图形，找出其直线的斜率和截距．

练习册系列答案

	A．	物体在恒力作用下不可能做曲线运动
	B．	物体在变力作用下一定做曲线运动
	C．	物体在恒力和变力作用下，都可能做曲线运动
	D．	做曲线运动的物体受合外力可能为零

8．

如图，虚线所示的范围内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，矩形线框abcd沿水平方向并自左向右匀速通过磁场．当线框通过图中①、②、③位置时，线框内的感应电流分别为I₁、I₂、I₃，则（　　）

I₁＞I₃，I₂=0

I₁＜I₃，I₂=0

I₁=I₃＜I₂

I₁=I₃，I₂=0

15．两个相同金属小球A、B均可视为点电荷，所带电荷量分别为+Q、+3Q，固定于相距为r的两点，此时A、B间库仑力的大小为F．若将小球A、B相互接触后，固定于相距为2r的另外两点，则此时A、B间库仑力的大小为（　　）

5．质量为2.0kg的物体在水平面上运动的v-t图象如图，以水平向右的方向为正．以下判断正确的是（　　）

	A．	在0～3s内，质点的平均速度为零		B．	在3～5s内，物体的位移为零
	C．	第2s末，合外力的功率为8W		D．	在0～6s内，合外力的功为零

12．人造地球卫星的第一宇宙速度的大小是（　　）

9．当汽车发动机的输出功率为20KW时，汽车在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶，此时汽车牵引力是（　　）

10．固定的一根细线下面悬挂一摆球，摆球在空气中摆动，摆动的幅度越来越小，对此现象下列说法正确的是（　　）

	A．	能量正在消失
	B．	只有动能和重力势能的相互转化
	C．	摆球机械能不守恒
	D．	总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化为内能

试题分类