11.某研究學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示.水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌,導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶遮光片的滑塊,其總質(zhì)量為M,導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門(mén),可以記錄遮光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的擋光時(shí)間t,用s表示A、B兩點(diǎn)間的距離,重力加速度為g.
(1)若用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光片的寬度b,如圖乙所示,則b=9.50mm.
(2)若用d表示A點(diǎn)到導(dǎo)軌底端C點(diǎn)的距離,h表示A與C的高度差,b表示遮光片的寬度,在誤差范圍內(nèi),若公式$\frac{^{2}}{{t}^{2}}=\frac{2gsh}6axvmpw$成立,就可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(用題中給出的物理量符號(hào)表示).
(3)多次改變光電門(mén)的位置,每次均令滑塊自A點(diǎn)靜止釋放下滑,測(cè)量相應(yīng)的s與t值,結(jié)果如下表所示:
12345
s(m)0.6000.8001.0001.2001.400
t(ms)8.227.126.005.815.38
$\frac{1}{{t}^{2}}$(102s-2)1.481.972.782.963.45
以s為橫坐標(biāo),$\frac{1}{{t}^{2}}$為縱坐標(biāo),在如圖的坐標(biāo)紙中描出數(shù)據(jù)點(diǎn);根據(jù)5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作直線,求得該直線的斜率k=2.46×104m-1•s-2.(保留3位有效數(shù)字)

分析 游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù),不需估讀.
這題的關(guān)鍵在于研究對(duì)象不是單個(gè)物體而是滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng).
對(duì)于系統(tǒng)的重力勢(shì)能變化量要考慮系統(tǒng)內(nèi)每一個(gè)物體的重力勢(shì)能變化量.動(dòng)能也是一樣.
光電門(mén)測(cè)量瞬時(shí)速度是實(shí)驗(yàn)中常用的方法.由于光電門(mén)的寬度b很小,所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度.
根據(jù)變量的數(shù)據(jù)作出圖象,結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)求出斜率.

解答 解:(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為9mm,游標(biāo)尺上第10個(gè)刻度與主尺上某一刻度對(duì)齊,故其讀數(shù)為0.05×10mm=0.15mm,所以最終讀數(shù)為:9mm+0.50mm=9.50mm;
(2)對(duì)滑塊,由動(dòng)能定理可得,$\frac{1}{2}M\frac{^{2}}{{t}^{2}}=Mgs\frac{h}eltfc26$,解得:$\frac{^{2}}{{t}^{2}}=\frac{2gsh}skbi6qx$
(3)描點(diǎn)作法,直線如圖所示;

在圖中直線上取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn),
讀出兩點(diǎn)坐標(biāo),k=$\frac{3.45-1.48}{1.400-0.600}$×104m-1•s-2≈2.46×104m-1•s-2;
故答案為:(1)9.50;(2)$\frac{^{2}}{{t}^{2}}=\frac{2gsh}hacultk$;(3)2.46.

點(diǎn)評(píng) 這是一個(gè)根據(jù)書(shū)本上驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)改裝后的題目.
這個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)于我們可能是一個(gè)新的實(shí)驗(yàn),但該實(shí)驗(yàn)的原理都是我們學(xué)過(guò)的物理規(guī)律.
做任何實(shí)驗(yàn)問(wèn)題還是要從最基本的物理規(guī)律入手去解決.對(duì)于系統(tǒng)問(wèn)題處理時(shí)我們要清楚系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)物體能的變化.
求斜率時(shí)要注意單位和有效數(shù)字的保留.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

1.公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶.如圖,某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧,當(dāng)汽車(chē)行駛的速率為vc時(shí),汽車(chē)恰好沒(méi)有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì).則在該彎道處( 。
A.路面外側(cè)低內(nèi)側(cè)高
B.當(dāng)路面結(jié)冰時(shí),與未結(jié)冰時(shí)相比,vc的值變小
C.車(chē)速只要低于vc,車(chē)輛便會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)
D.車(chē)速雖然高于vc,但只要不超出某一最高限度,車(chē)輛便不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

2.三個(gè)同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件,進(jìn)行了“探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn):

(1)甲同學(xué)采用如圖(1)所示的裝置.用小錘打擊彈性金屬片,金屬片把A球沿水平方向彈出,同時(shí)B球被松開(kāi),自由下落,觀察到兩球同時(shí)落地,改變小錘打擊的力度,即改變A球被彈出時(shí)的速度,兩球仍然同時(shí)落地,這說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng).
(2)乙同學(xué)采用如圖(2)所示的裝置.兩個(gè)相同的弧形軌道M、N,分別用于發(fā)射小鐵球 P、Q,其中N的末端與可看作光滑的水平板相切;兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D;調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度,使AC=BD,從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v0相等,現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上,然后切斷電源,使兩小鐵球能以相同的初速度v0同時(shí)分別從軌道M、N的下端射出.實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是P球落地時(shí)剛好和Q球相遇;僅僅改變弧形軌道M的高度,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),仍能觀察到相同的現(xiàn)象,這說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng).
(3)丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖(3)所示的“小球做平拋運(yùn)動(dòng)”的照片.圖中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為10cm,則由圖可求得拍攝時(shí)每0.1s曝光一次,該小球運(yùn)動(dòng)到圖中位置2時(shí)速度大小為2.5m/s(g取10m/s2).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

19.如圖所示,曲軸上掛一個(gè)彈簧振子,轉(zhuǎn)動(dòng)搖把曲軸可帶動(dòng)彈簧振子上下振動(dòng).開(kāi)始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)搖把,讓振子自由振動(dòng),測(cè)得起頻率為2Hz,現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把,轉(zhuǎn)速為4r/s,則( 。
A.當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí),它的振動(dòng)周期是0.25s
B.當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí),它的振動(dòng)周期是0.5s
C.當(dāng)轉(zhuǎn)速為240r/min時(shí),彈簧振子的振幅最大
D.轉(zhuǎn)速越大,彈簧振子的振幅就越大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

6.已知地球半徑為R為6.4×104km,地球表面重力加速度為g取9.8m/m2,不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響.
(1)推導(dǎo)并計(jì)算第一宇宙速度v1;
(2)估算地球同步衛(wèi)星的高度.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

16.如圖,實(shí)驗(yàn)室一臺(tái)手搖交流發(fā)電機(jī),內(nèi)阻r=1.0Ω,外接R=9.0Ω的電阻.閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e=10sin(10πt) V,則( 。
A.該交變電流的頻率為10 Hz
B.該電動(dòng)勢(shì)的有效值為10 V
C.外接電阻R所消耗的電功率為10 W
D.電路中理想交流電流表A的示數(shù)為$\frac{\sqrt{2}}{2}$A

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

3.在物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中,許多物理學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了人類(lèi)歷史的進(jìn)步,下列表述符合物理學(xué)史實(shí)的是 ( 。
A.湯姆生發(fā)現(xiàn)電子,并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型
B.玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域,并成功解釋了氫原子光譜的特征
C.盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子,并預(yù)言了中子的存在
D.貝克勒耳發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象,揭開(kāi)了人類(lèi)研究原子核結(jié)構(gòu)的序幕
E.愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)現(xiàn)象,并提出了光子說(shuō)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

20.已知下面的數(shù)據(jù),可以求出地球質(zhì)量M的是(引力常數(shù)G是已知的)( 。
A.人造地球衛(wèi)星在地面附近的運(yùn)行速度v和運(yùn)行周期T3
B.地球“同步衛(wèi)星”離地面的高度h
C.地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期T2及地球到太陽(yáng)中心的距離R2
D.月球繞地球運(yùn)行的周期T1及月球到地球表面的距離R1

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

1.在下列關(guān)于近代物理知識(shí)的說(shuō)法中,正確的是(  )
A.玻爾理論可以成功解釋原子的核式結(jié)構(gòu)
B.氫原子的核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí),原子的能量增大
C.β射線為原子的核外電子電離后形成的電子流
D.鈾元素的半衰期為T(mén),當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí),鈾元素的半衰期也發(fā)生變化

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