2.用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源,輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種.重錘從高處由靜止開始落下,重錘上拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量,已知重力加速度為g,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.
①下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟:
A.按照?qǐng)D示的裝置安裝器件;
B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上;
C.用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量;
D.先釋放懸掛紙帶的夾子,然后接通電源開關(guān)打出一條紙帶;
E.測(cè)量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離;
F.根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少
的重力勢(shì)能在誤差范圍內(nèi)是否等于增加的動(dòng)能.
其中沒(méi)有必要或操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是BCD(填寫選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母)
②如圖2所示是實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶,將起始點(diǎn)記為O,并在離O點(diǎn)較遠(yuǎn)的任意點(diǎn)依次選取6個(gè)連續(xù)的點(diǎn),分別記為A、B、C、D、E、F,量出與O點(diǎn)的距離分別為h1、h2、h3、h4、h5、h6,使用交流電的周期為T,設(shè)重錘質(zhì)量為m,則在打E點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能為$\frac{{m{{({h_6}-{h_4})}^2}}}{{8{T^2}}}$,在打O點(diǎn)和E點(diǎn)這段時(shí)間內(nèi)的重力勢(shì)能的減少量為mgh5

③在本實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),重錘減少的重力勢(shì)能總是大于(填“大于”或“小于”)重錘增加的動(dòng)能,主要是因?yàn)樵谥劐N下落過(guò)程中存在著阻力的作用,為了測(cè)定阻力大小,可算出②問(wèn)中紙帶各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度,分別記為v1至v6,并作vn2-hn圖象,如圖3所示,直線斜率為k,則可測(cè)出阻力大小為$m(g-\frac{k}{2})$.

分析 ①根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定錯(cuò)誤的操作步驟以及不必要的步驟.
②根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出E點(diǎn)的速度,從而得出動(dòng)能的增加量,根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量.
③由于阻力的存在,重力勢(shì)能的減小量大于動(dòng)能的增加量,根據(jù)圖線的斜率求出加速度,結(jié)合牛頓第二定律求出阻力的大。

解答 解:①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電源的交流輸出上,故B錯(cuò)誤.
實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等,質(zhì)量可以約去,不需要用天平測(cè)量重錘的質(zhì)量,故C不必要.
實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源,再釋放重物,故D錯(cuò)誤.
本題選沒(méi)有必要或操作不恰當(dāng)?shù)模蔬x:BCD.
②E點(diǎn)的瞬時(shí)速度為:${v}_{E}=\frac{{h}_{6}-{h}_{4}}{2T}$,則E點(diǎn)重錘的動(dòng)能為:${E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{E}}^{2}$=$\frac{{m{{({h_6}-{h_4})}^2}}}{{8{T^2}}}$,在打O點(diǎn)和E點(diǎn)這段時(shí)間內(nèi)的重力勢(shì)能的減少量為:△Ep=mgh5
③由于阻力的存在,重錘減少的重力勢(shì)能大于動(dòng)能的增加量.
根據(jù)v2=2ah得,圖線的斜率k=2a,則a=$\frac{k}{2}$,根據(jù)牛頓第二定律得:mg-f=ma,解得阻力為:f=mg-ma=$m(g-\frac{k}{2})$.
故答案為:①BCD;②$\frac{{m{{({h_6}-{h_4})}^2}}}{{8{T^2}}}$,mgh5 ;③大于,$m(g-\frac{k}{2})$.

點(diǎn)評(píng) 要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程和能量守恒,熟練應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題;重物帶動(dòng)紙帶下落過(guò)程中,除了重力還受到阻力,從能量轉(zhuǎn)化的角度,由于阻力做功,重力勢(shì)能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能.

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:多選題

16.如圖所示,在用可拆變壓器“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,下列說(shuō)法正確的是(  )
A.用可拆變壓器,能方便地從不同接線柱上選取不同匝數(shù)的線圈
B.測(cè)量原、副線圈的電壓,可用“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中的直流電壓表
C.原線圈接0、8接線柱,副線圈接0、4接線柱,副線圈電壓大于原線圈電壓
D.為便于探究,先保持原線圈匝數(shù)和電壓不變,改變副線圈的匝數(shù),研究其對(duì)副線圈電壓的影響

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

13.如圖所示是電飯鍋的電路示意圖,其中定值電阻的阻值為R1,加熱用的電熱絲的阻值為R2,電飯鍋兩端的電壓為U.在自動(dòng)開關(guān)s斷開時(shí),通過(guò)電熱絲的電流I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$,自動(dòng)開關(guān)s閉合時(shí),電飯鍋處于加熱(填“加熱”或“保溫”)狀態(tài).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

10.在用落體法“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)按照正確的步驟操作,并選得一條如圖所示的紙帶.其中O是起始點(diǎn),A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn),該同學(xué)用毫米刻度尺測(cè)量O到A、B、C各點(diǎn)的距離,并記錄在圖2中(單位cm),重錘質(zhì)量為0.5kg,重力加速度g=9.80m/s2

(1)根據(jù)圖中的數(shù)據(jù),可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),重力勢(shì)能減少量△Ep=0.610J,動(dòng)能的增加量△Ek=0.599J.(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
(2)重力勢(shì)能的減少量△Ep往往大于動(dòng)能的增加量△Ek,這是因?yàn)榭朔枇ψ龉Γ?br />(3)他進(jìn)一步分析,發(fā)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)存在較大誤差,為此設(shè)計(jì)出用如圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.通過(guò)電磁鐵控制的小鐵球從A點(diǎn)自由下落,下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)光電門B時(shí),通過(guò)與之相連的毫秒計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)記錄擋光時(shí)間t,用毫米刻度尺測(cè)出AB之間的距離h,用精密儀器測(cè)得小鐵球的直徑D.重力加速度為g.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整光電門位置使小球下落過(guò)程中球心通過(guò)光電門中的激光束.題中所給的d、t、h、g應(yīng)滿足關(guān)系式gh=$\frac{1}{2}(\frac{D}{t})^{2}$,方可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.
(4)比較兩個(gè)方案,改進(jìn)后的方案相比原方案的優(yōu)點(diǎn)是:①阻力減;②速度測(cè)量更精確.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

17.《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,
(1)圖中A是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,B是紙帶(填器材名稱)
(2)下列有關(guān)操作,正確合理的一項(xiàng)是B(填序號(hào))
A.將固定在重物上的紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,再將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上
B.用手提著紙帶,使重物靜止在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器下方,先接通電源,再放開紙帶
C.先放開紙帶讓重物下落,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D.先取下固定在重物上的打好點(diǎn)的紙帶,再切斷打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
(3)通過(guò)對(duì)紙帶幾組數(shù)據(jù)的正確處理,發(fā)現(xiàn)總是物體重力勢(shì)能的減小量大于 物體動(dòng)能的增加量(選填大于、小于、等于)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

7.“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)如圖1采用重物自由下落的方法:

(1)實(shí)驗(yàn)中,下面哪些測(cè)量工具是必需的?C.
A.天平      B.直流電源    C.刻度尺    D.秒表
(2)實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)重錘減少的勢(shì)能總是大于重錘增加的動(dòng)能,造成這種現(xiàn)象的主要原因是C
A.選用的重錘質(zhì)量過(guò)大
B.?dāng)?shù)據(jù)處理時(shí)出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤
C.空氣對(duì)重錘的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力
D.實(shí)驗(yàn)時(shí)操作不夠細(xì),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量不準(zhǔn)確
(3)實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2,所用重物的質(zhì)量為1.00kg,實(shí)驗(yàn)中得到一點(diǎn)跡清晰的紙帶(圖2),把第一點(diǎn)記作O,另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn),經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D到0點(diǎn)的距離分別為62.99cm,70.18cm,77.76cm,85.73cm,根據(jù)以上的數(shù)據(jù),可知重物由0運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),重力勢(shì)能的減小量等于7.62J,動(dòng)能的增加量等于7.56J.(本題中計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

14.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz,當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.8m/s2,測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg,甲、乙、丙三位學(xué)生分別用同一裝置打出三條紙帶,量出各紙帶上第1、2兩點(diǎn)間的距離分別為0.18cm、0.19cm和0.25cm,可見其中肯定有一個(gè)學(xué)生在操作上有錯(cuò)誤.
(1)操作一定有錯(cuò)誤的同學(xué)是丙,
(2)若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測(cè)量,量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)O的距離如圖所示(相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s),
①紙帶的左端與重物相連.
②從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中重物重力勢(shì)能的減少量是0.49J,此過(guò)程中重物動(dòng)能的增加量是0.48J.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

11.淺水處水波的速度跟水的深度有關(guān),其關(guān)系式為v=$\sqrt{gh}$,式中h為水的深度,g為重力加速度,如圖甲所示是一個(gè)池塘的剖面圖,A、B兩部分深度不同,圖乙是從上往下俯視,看到從P處向外傳播的水波波形(弧形實(shí)線代表波峰).若已知A處水深為20cm,則B處的水波波長(zhǎng)是A處水波波長(zhǎng)的2倍,B處的水深為80cm.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

12.《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》實(shí)驗(yàn)中,下列說(shuō)法或做法中判斷正確的是⑤.

①實(shí)驗(yàn)時(shí)可以不測(cè)出重錘質(zhì)量,需要用停表測(cè)出運(yùn)動(dòng)時(shí)間.
②用圖1所示計(jì)數(shù)點(diǎn)2~5間驗(yàn)證機(jī)械能守恒,要保證0~1之間距離接近2mm(0為打的第一點(diǎn)).
③上圖中要驗(yàn)證計(jì)數(shù)點(diǎn)0~4間運(yùn)動(dòng)機(jī)械能守恒,可用下列式求h4及v4:h4=$\frac{1}{2}g{(4t)^2}$(t為計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔),v4=$\sqrt{2g{h_4}}$(打第4計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)紙帶速度)
④在不考慮偶然誤差時(shí),增加的動(dòng)能大于減少的重力勢(shì)能.
⑤某次驗(yàn)證了機(jī)械能守恒時(shí),做出重錘動(dòng)能與從起點(diǎn)算起的高度h關(guān)系應(yīng)為如圖2所示直線.

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