题目内容
19.为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的,某同学利用DIS设计了一个实验,实验装置如图甲所示,图中A为电磁铁,B为光电门.有一直径为d、质量为m的金属小球通过电磁铁从A处由静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门,测得A、B间的距离为H,光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t,当地的重力加速度为g,且小球直径d远小于A、B间的距离H.则:(1)小球经过光电门B时的速度vB表达式为$\frac{d}{t}$;
(2)多次改变高度H,重复上述实验,作出$\frac{1}{{t}^{2}}$-H的变化图象如图乙所示,当图线斜率k=$\frac{2g}{{d}^{2}}$时(用已知量g、d表示),可判断小球下落过程中机械能守恒;
(3)实验中发现动能增加量△Ek总是稍小于重力势能减少量△EP,增加下落高度后,△EP-△Ek将增加(选填“增加”、“减小”、“不变”).
分析 由题意可知,本实验采用光电门利用平均速度法求解落地时的速度;则根据机械能守恒定律可知,当减小的机械能应等于增大的动能;由原理即可明确注意事项及数据的处理等内容.
解答 解:(1)已知经过光电门时的时间小球的直径;则可以由平均速度表示经过光电门时的速度;
故v=$\frac{d}{t}$;
(2)若减小的重力势能等于增加的动能时,可以认为机械能守恒;
则有:mgH=$\frac{1}{2}$mv2;
即:2gH=($\frac{d}{t}$)2
解得:$\frac{1}{{t}^{2}}$=$\frac{2g}{{d}^{2}}H$
结合图象,则有:k=$\frac{2g}{{d}^{2}}$;
(3)由于该过程中有阻力做功,而高度越高,阻力做功越多;故增加下落高度后,则△Ep-△Ek将增加;
故答案为:(1)$\frac{d}{t}$;(2)$\frac{2g}{{d}^{2}}$;(3)增加.
点评 本题为创新型实验,要注意通过分析题意明确实验的基本原理才能正确求解.
练习册系列答案
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10.
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(1)从A点飞出做什么运动?
(2)求运动员在空中飞行的时间;
(3)至少要多大的初速度才能安全飞跃.
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| C. | 甲车在做加速运动 | D. | 乙车在做加速运动 |
14.
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| A. | m2减少的重力势能等于m1增加的重力势能 | |
| B. | m2减少的重力势能等于m1增加的机械能 | |
| C. | m2减少的重力势能等于m1增加的动能 | |
| D. | 以上说法都不对 |
4.
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| B. | 轻绳弹力的大小为m1gsinθ | |
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| D. | 斜面体对m1的摩擦力可能为零 |
11.中巴地球资源卫星04星顺利进入预定轨道后,将开始环绕地球运行(近似简化为匀速圆周运动),则在卫星运行过程中,下列物理量中保持不变的是( )
| A. | 向心力 | B. | 向心加速度 | C. | 线速度 | D. | 角速度 |
15.关于点电荷下列哪些说法正确( )
| A. | 电子和质子在任何情况下都可视为点电荷 | |
| B. | 均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时可视为点电荷 | |
| C. | 带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷 | |
| D. | 带电的金属球一定不能视为点电荷 |