题目内容

在“验证机械能守恒定律”的实验中,采用重物自由下落的方法.若实验中 所用重物,质量m=1kg,打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g=9.80m/s2,量得纸带上打出的连续A、B、C到第一个点O点的距离如图所示,分别为3.13cm、4.94cm、7.01cm.那么

(1)打点计时器打下计数点B时,物体的速度=
0.97
0.97
m/s;
(2)从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是
0.48
0.48
 J,此过程中物体动能的增加量=
0.47
0.47
 J;
(3)通过计算,数值上重力势能的减少量
>
>
动能的增加量(填“>”、“=”或“<”),这是因为
纸带与打点计时器间有摩擦阻力,或存在空气阻力
纸带与打点计时器间有摩擦阻力,或存在空气阻力
(所有计算结果均保留两位有效数字).
分析:纸带实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度,从而求出动能.根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值.
由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力,重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能,所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量.
解答:解:(1)利用匀变速直线运动的推论
vB=
xAC
2t
=
0.0701-0.0313
0.04
=0.97m/s
(2)重物由B点运动到C点时,重物的重力势能的减少量△Ep=mgh=1.0×9.8×0.0494 J=0.48J.
EkB=
1
2
mvB2
=0.47J
(3)由(2)可知,重力势能的减少量>动能的增加量,原因是纸带与打点计时器间有摩擦阻力,或存在空气阻力.
故答案为:0.97;   0.48;    0.47;>;纸带与打点计时器间有摩擦阻力,或存在空气阻力
点评:运用运动学公式和动能、重力势能的定义式解决问题是该实验的常规问题.
要注意单位的换算.
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.
练习册系列答案
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(2010?成都二模)(1)在验证“机械能守恒定率”的试验中:
①下面叙述正确的是
AB
AB
(填序号字母)
A.选用的重物的体积应当小一些
B.操作时应先通电再释放纸带
C.应该选用点迹清晰,且第一、二两点间的距离接近2mm的纸带进行分析
D.电磁打点计时器都应接在电压为20V的交流电源上
②实验室有下列器材可供选用:铁架台,电磁打点计时器(包括复写纸),纸带,停表,低压交流电源(带开关),导线,天平,刻度尺.
其中不必要的器材有
停表,天平
停表,天平
;缺少的器材是
重物
重物
.
(2)某同学想测某个电阻的电阻值Rx(约为130Ω),为此他找来下列器材:
A.电流E:电动势约为1.5V,内阻可忽略不计
B.电流表A1:量程为0~10mA,内电阻r1=10Ω
C.电流表A2:量程为0~20mA电阻r2约为5Ω
D.定值电阻R0:阻值R0=90Ω
E.滑动变阻器R1:最大阻值为20Ω
F.滑动变阻器R2:最大阻值为1000Ω
G.单刀单掷开关S,导线若干
①该同学的设计思路是:先将其中一只电流表改装成电压表,然后利用伏安法测出Rx.为了尽量准确的测出Rx的阻值,请你根据找到的器材和该同学的设计思路,在虚线框内画出实验电路图,并标出器材符号.
②你所选用的滑动变阻器是
R1
R1
(填器材序号字母或器材符号).
③若某次测量中电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2,则Rx的表达式为:Rx=
I1(R0+r1)
I2-I1
I1(R0+r1)
I2-I1
.

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