题目内容

13．在利用电磁打点计时器（电磁打点计时器所用电源频率为50Hz）“验证机械能守恒定律”的实验中：
（1）某同学用如图甲所示装置进行实验，得到如图乙所示的纸带，把第一个点（初速度为零）记作O点，测出点O、A间的距离为68.97cm，点A、C间的距离为15.24cm，点C、E间的距离为16.76cm，已知当地重力加速度为9.8m/s2，重锤的质量为m=1.0kg，则打点计时器在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为8.00J，重力势能的减少量为8.25J．

（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a=9.50m/s2．
（3）在实验中发现，重锤减少的重力势能总大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用，用题目中给出的已知量求出重锤下落过程中受到的平均阻力大小为0.30N．

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）C点速度为：vC=$\frac{\overline{AE}}{4T}$=$\frac{0.32}{4×0.02}$m/s=4.00m/s
该过程动能的增加量为：△Ek=$\frac{1}{2}$mv${\;}_{C}^{2}$=$\frac{1}{2}$×1.0×（4.00）2J=8.00J
该过程重力势能的减少量为：△Ep=mg•$\overline{OC}$=1.0×9.8×（68.97+15.24）×10-2J=8.25J
（2）加速度为：a=$\frac{\overline{CE}-\overline{AC}}{（2T）^{2}}$=$\frac{0.1676-0.1524}{（2×0.02）^{2}}$m/s2=9.50m/s2
（3）由牛顿第二定律得：mg-Ff=ma
即：Ff=mg-ma=0.30N
故答案为：（1）8.00，8.25；（2）9.50；（3）0.30．

点评 本题主要考查“验证机械能守恒定律”这个实验的基本原理和应用，并且综合了牛顿第二定律．
同时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
相关题目
3．如图所示，小球质量为m，轻绳1水平，轻绳2长L，与竖直方向的夹角为θ．则在剪短绳1的瞬间，绳2的张力大小为mgcosθ，小球的加速度大小为gsinθ．
4．长L=0.5m、质量可忽略的杆，其一端固定于O点，另一端连有质量m=2kg的小球，它绕O点做竖直平面内的圆周运动，当通过最高点时，如图所示，求下列情况下小球所受到的力（计算出大小，并说明是拉力还是支持力）．
（1）v=1m/s    
（2）v=4m/s．
1．一质量为5kg的物体在离地面高h=0.45米的A点沿光滑的圆弧形槽自静止下滑，并进入水平轨道BC，最终停止在C点，如图所示，BC段的滑动摩擦系数μ=0.2，求：
（1）物体滑到B点时速度大小；
（2）物体在水平轨道上滑行的最大距离．（g取10m/s2）
（3）若用一推力将该物体缓慢地由C点推到A点停下，则该推力对物体做的功等于多少？
8．如图甲所示，两根间距为l1=0.2m的平行导轨PQ和MN处于同一水平面内，左端连接一阻值为R=0.4Ω的电阻，导轨平面处于竖直向上的匀强磁场中．一质量为m=0.1kg的导体棒CD垂直于导轨放置，棒到导轨左端PM的距离为l2=0.1m，导体捧与导轨接触良好，不计导轨和是体棒的电阻．
（1）若CD棒固定，已知磁感应强度B的变化率$\frac{△B}{△t}$随时间t的变化关系式为$\frac{△B}{△t}$=10sinπtT/s，求回路中感应电流的有效值I；
（2）若CD棒不固定，CD棒与导轨间摩擦忽略不计，磁场不随时间变化．现对CD棒施加一个水平向右的恒力F，使CD棒由静止开始沿导轨向右运动．此过程中棒始终保持与导轨垂直且良好接触，图乙是捧的v-t图象，其中AO是图象在零时刻的切线，AB是图象的渐近线．
①求拉力F的大小和磁感应强度B的大小；
②当棒的位移为30m时，棒的速度达到12m/s，求在此过程中电阻上产生的热量Q．
18．如图为LC振荡电路某时刻的振荡情况，由此可以断定（　　）
A．电容器正在充电B．电感线圈中的磁场能正在增加
C．电路中的电流强度正在减少D．电容器的电场能正在增加
5．在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是（　　）
A．重垂线B．秒表C．坐标纸D．天平
E．弹簧秤         
2．关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（　　）
A．由于它相对地球静止，所以它处于平衡状态
B．它的加速度一定等于9.8m/s2
C．它的速度大于7.9km/s
D．它的周期为一天，且轨道平面与赤道平面重合
3．如图，一小球通过两细绳固定在圆环的圆心O位置．已知两绳夹角∠AOB＞90°，让圆环在竖直面内顺时针转动，当OA由水平转到竖直位置的过程中，OA的作用力FA和OB的作用力FB的变化情况是（　　）
A．FA先增大后减小、FB一直减小B．FA先增大后减小、FB先减小后增大
C．FA一直增大、FB一直减小D．FA一直减小、FB一直增大

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网