题目内容
1.某物理小组利用图甲示装置来验证机械能守恒定律,近似光滑的弧形轨道竖直固定在水平桌面上,轨道下端切线保持水平.将小滑块从轨道上距桌面H高度处由静止释放,滑块离开轨道后落至地面上P点.(1)若小滑块质量为m,则滑块从释放到经过轨道末端,减少的重力势能△Ep=mgH.为测量这一过程中动能的增加量,小组内出现额两种方案:
方案一:测出落点P到弧形轨道末端的水平距离s,再用秒表测出滑块刚离开弧形轨道末端时落到点P的时间t,则滑块增加的动能△Ek=$\frac{1}{2}$m${(\frac{s}{t})}^{2}$(用题干所给符合表示);
方案二::测出落点P到弧形轨道末端的水平距离s和桌面到地面的高度h,则滑块增加的动能△Ek=$\frac{m{gs}^{2}}{4h}$(用题中所给符号表示);
分析对比以上两种方案,你觉得本实验的最佳方案是方案二,原因是滑块刚离开弧形轨道末端时落到点P的时间较短,测量误差较大.
(2)考虑到阻力原因,△Ep和对应的△Ek之间的关系是:△Ep>△Ek(填“>、=或<”)
(3)实验中,若结合方案二,可改变H,多次重复操作,测出H和对应的s,某同学以H为横轴、s2为纵轴,在坐标平面描点连线得到了滑块的H-s2图象,若滑块在弧形轨道上运动时机械能守恒,则H-s2图象应该是图乙中的哪个?
分析 (1)现根据小球离开桌面后做平抛运动求得小球离开桌面时的速度.
(2)根据能量转化与守恒得出△Ep和对应的△Ek之间的关系.
(3)根据物理规律找出H和s2的关系表达式求解.
解答 解:(1)若小滑块质量为m,则滑块从释放到经过轨道末端,减少的重力势能△Ep=mgH,
方案一:测出落点P到弧形轨道末端的水平距离s,再用秒表测出滑块刚离开弧形轨道末端时落到点P的时间t,
滑块离开轨道末端的速度v=$\frac{s}{t}$
则滑块增加的动能△Ek=$\frac{1}{2}$m${(\frac{s}{t})}^{2}$,
方案二:测出落点P到弧形轨道末端的水平距离s和桌面到地面的高度h,
根据自由落体公式得t′=$\sqrt{\frac{2h}{g}}$
滑块离开轨道末端的速度v′=$\frac{s}{\sqrt{\frac{2h}{g}}}$
则滑块增加的动能△Ek=$\frac{m{gs}^{2}}{4h}$,
由于滑块刚离开弧形轨道末端时落到点P的时间较短,测量误差较大,所以本实验的最佳方案是方案二.
(2)考虑到阻力原因,△Ep和对应的△Ek之间的关系是:△Ep>△Ek,
(3)在验证机械能守恒定律的实验中,有:mgH=△Ek=$\frac{m{gs}^{2}}{4h}$
s2=4Hh,
所以H-s2图象应该是图乙中的A.
故选:A
故答案为:(1)mgH;$\frac{1}{2}$m${(\frac{s}{t})}^{2}$;$\frac{m{gs}^{2}}{4h}$;方案二;滑块刚离开弧形轨道末端时落到点P的时间较短,测量误差较大
(2)>
(3)A
点评 本题从新的角度考查了对机械能守恒实定律的理解,有一定的创新性,很好的考查了学生的创新思维.
练习册系列答案
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16.关于功和能,下列说法正确的是( )
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6.质量分别为m1和m2的两木块静止在水平面上,它们与水平面的动摩擦因数相同.在两木块上分别作用一水平力F1和F2,使它们在水平面上开始作匀加速运动,要使它们的动能达到E,F1和F2所必须做的功分别为W1和W2.下列说法正确的是( )
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10.矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直磁场方向的轴匀速转动时,线圈跟中性面重合的瞬间,下列说法中正确的是( )
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