12.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(kāi)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)的痕跡進(jìn)行測(cè)量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.

①下列列舉了該實(shí)驗(yàn)的n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.釋放懸掛紙帶的夾子,同時(shí)接通電源開(kāi)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)能是否等于增加的動(dòng)能.
指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不恰當(dāng)?shù)牟骄郏瑢⑵溥x項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi),并說(shuō)明其原因.
答:步驟B是錯(cuò)誤的.應(yīng)該接到電源的交流輸出端.步驟D是錯(cuò)誤的,應(yīng)該先接通電源,待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶.步驟C不必要,因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理,重錘的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m,可以約去.
②利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值.如圖2所示.根據(jù)打出的紙帶,選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,測(cè)出A點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離為s 0,點(diǎn)A、C間的距離為s 1,點(diǎn)C、E間的距離為s 2,使用交流電的頻率為f,則根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度a的表達(dá)式為:a=$\frac{({s}_{2}-{s}_{1}){f}^{2}}{4}$.
③在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),重錘減小的重力勢(shì)能總是大于重錘動(dòng)能的增加,其原因主要是因?yàn)樵谥劐N下落過(guò)程存在著阻力的作用,可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定該阻力的大小.若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的較準(zhǔn)確的值為g,還需要測(cè)量的物理量是重錘的質(zhì)量m.試用這些物理量和紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)表示出重錘在下落的過(guò)程中受到的平均阻力大小為F=$m[g-\frac{({s}_{2}-{s}_{1}){f}^{2}}{4}]$.

分析 ①根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定沒(méi)有必要的操作步驟以及不恰當(dāng)?shù)牟僮鞑襟E.
②根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出重物下落的加速度.
③根據(jù)牛頓第二定律得出阻力的表達(dá)式,從而確定還需要測(cè)量的物理量.

解答 解:①步驟B是錯(cuò)誤的.應(yīng)該接到電源的交流輸出端.步驟D是錯(cuò)誤的,應(yīng)該先接通電源,待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶.步驟C不必要,因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理,重錘的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m,可以約去.
②T=$\frac{1}{f}$,根據(jù)${s}_{2}-{s}_{1}=a(2T)^{2}$得,a=$\frac{({s}_{2}-{s}_{1}){f}^{2}}{4}$.
③根據(jù)牛頓第二定律得,mg-F=ma,則F=mg-ma=$m[g-\frac{({s}_{2}-{s}_{1}){f}^{2}}{4}]$,可知還需要測(cè)量重錘的質(zhì)量m.
故答案為:①步驟B是錯(cuò)誤的.應(yīng)該接到電源的交流輸出端.步驟D是錯(cuò)誤的,應(yīng)該先接通電源,待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶.步驟C不必要,因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理,重錘的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m,可以約去. ②$\frac{({s}_{2}-{s}_{1}){f}^{2}}{4}$,③重錘的質(zhì)量m,$m[g-\frac{({s}_{2}-{s}_{1}){f}^{2}}{4}]$.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及牛頓第二定律在具體實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用,要提高應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力.

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

14.如圖所示小球沿水平面通過(guò)O點(diǎn)進(jìn)入半徑為R的半圓弧軌道后恰能通過(guò)最高點(diǎn)P,然后落回水平面.不計(jì)一切阻力.下列說(shuō)法正確的是( 。
A.小球落地點(diǎn)離O點(diǎn)的水平距離為2R
B.小球落地點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為$\frac{5mgR}{2}$
C.小球運(yùn)動(dòng)到半圓弧最高點(diǎn)P時(shí)向心力恰好為零
D.若將半圓弧軌道上部的$\frac{1}{4}$圓弧截去,其他條件不變,則小球能達(dá)到的最大高度比P點(diǎn)高0.5R

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

3.在真空中某區(qū)域有一電場(chǎng),電場(chǎng)中有一點(diǎn)O,經(jīng)過(guò)O點(diǎn)的一條直線上有P、M、N三點(diǎn),到O點(diǎn)距離分別為r0、r1、r2,直線上各點(diǎn)的電勢(shì)φ分布如圖所示,r表示該直線上某點(diǎn)到O點(diǎn)的距離,下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.O、P兩點(diǎn)間各點(diǎn)電勢(shì)相同,沿OP方向場(chǎng)強(qiáng)一定為零
B.M點(diǎn)的電勢(shì)低于N點(diǎn)的電勢(shì)
C.M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度
D.正電荷沿直線從M點(diǎn)移動(dòng)N點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

20.某同學(xué)采用如圖甲所示的裝置測(cè)量小滑塊與木板表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.將足夠長(zhǎng)的木板水平放置,彈簧的一端與固定擋板相連,另一端緊靠帶有遮光條的小滑塊但不與之拴接,先用小滑塊壓縮彈簧至某一位置,釋放后記錄小滑塊上的遮光條通過(guò)光電門(mén)的擋光時(shí)間t,并測(cè)量小滑塊停止時(shí)的位置B與光電門(mén)A的距離L.已知重力加速度為g,彈簧的原長(zhǎng)位置在光電門(mén)左側(cè).
(1)利用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度如圖乙所示,則遮光條的寬度為d=3.6mm;  
(2)實(shí)驗(yàn)中是否需要測(cè)量小滑塊的質(zhì)量?答:否(填“是”或“否”)
(3)該同學(xué)重復(fù)多次實(shí)驗(yàn),記錄多組(t.L)數(shù)據(jù).并選擇L為縱軸,$\frac{1}{{t}^{2}}$為橫軸,擬合得到一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜的直線.若該直線的斜率為a,則小滑塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式為μ=$\frac{f7oyxcx^{2}}{2ag}$.(用題目中已有的符號(hào)表示.)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

7.某興趣小組要測(cè)量木塊與較粗糙木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù),他們先將粗糙木板水平固定,再用另一較光滑的板做成斜面,傾斜板與水平板間由一小段光滑曲面連接,保證木塊在兩板間通過(guò)時(shí)速度大小不變.
(1)使木塊從相對(duì)水平木板高h(yuǎn)處由靜止滑下,并在水平板上滑行一段距離x后停止運(yùn)動(dòng),改變h大小,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),若忽略木塊與傾斜板間的摩擦,以x為橫坐標(biāo)、h為縱坐標(biāo),從理論上得到的圖象應(yīng)為過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜向上直線或正比例函數(shù);
(2)如果考慮木塊與傾斜板之間的摩擦,在改變h時(shí),他們采取的辦法是:每次改變傾斜板的傾角,讓木塊每次由靜止開(kāi)始下滑的位置在同一條豎直線上,且測(cè)出該豎直線與兩板連接處的水平距離為l,如圖甲所示.將每次實(shí)驗(yàn)得到的h、x相關(guān)數(shù)據(jù)繪制出的h-x圖象如圖乙所示,圖線的延長(zhǎng)線與兩坐標(biāo)軸的交點(diǎn)坐標(biāo)分別為(-a,0)和(0,b),則木塊與傾斜板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=$\frac{L}$,木塊與水平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=$\frac{a}$.(以上兩空用a、b和l中的某些物理量表示)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

17.為驗(yàn)證機(jī)械能守恒,某同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)如下:該同學(xué)用如圖所示的實(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的頻率為50Hz的交流電和直流電兩種.重錘從高處由靜止開(kāi)始下落,重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.

①他進(jìn)行了下面幾個(gè)操作步驟:
A.按照?qǐng)Da示安裝器件;
B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上;
C.用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量;
D.先接通電源,后釋放紙帶,打出一條紙帶;
E.測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)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)能是否等于增加的動(dòng)能.
其中沒(méi)有必要進(jìn)行的步驟是C,操作不當(dāng)?shù)牟襟E是B.
②設(shè)重錘質(zhì)量為m、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén)、重力加速度為g.圖b是實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶,A、B、C、D、E為相鄰的連續(xù)點(diǎn).根據(jù)測(cè)得的s1、s2、s3、s4寫(xiě)出重物由B點(diǎn)到D點(diǎn)勢(shì)能減少量的表達(dá)式mg(s3-s1),動(dòng)能增量的表達(dá)式$\frac{m{s}_{4}({s}_{4}-2{s}_{2})}{8{T}^{2}}$.由于重錘下落時(shí)要克服阻力做功,所以該實(shí)驗(yàn)的動(dòng)能增量總是小于(填“大于”、“等于”或“小于”)重力勢(shì)能的減小量.
③該同學(xué)根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v,量出下落距離h,并以$\frac{{v}^{2}}{2}$縱軸、以h為橫軸畫(huà)出圖象,應(yīng)是圖中的C.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

4.圖甲為測(cè)量物塊與水平桌面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.AB是半徑足夠大的四分之一固定圓弧軌道,與水平面相切于B點(diǎn),并在B點(diǎn)固定一光電門(mén),C點(diǎn)在水平桌面的最右端,在地面上的豎直投影為C′.重力加速度為g,實(shí)驗(yàn)步驟如下:

①用天平測(cè)量物塊和遮光片的總質(zhì)量為m;用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度為d;
②用刻度尺測(cè)量出水平桌面上B、C兩點(diǎn)間距離為l;C、C?的豎直高度為h;
③將帶有遮光片的物塊從最高點(diǎn)A由靜止釋放,用數(shù)字毫秒計(jì)測(cè)出遮光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)所用的時(shí)間,在物塊落地處標(biāo)記其落點(diǎn)為D;
④重復(fù)步驟③,共做10次;
⑤將10個(gè)落地點(diǎn)用一個(gè)盡量小的圓圍住,用刻度尺測(cè)量圓心到C′的距離為s;算出遮光片經(jīng)過(guò)B點(diǎn)光電門(mén)所用時(shí)間的平均值為△t;
⑥根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出物塊與水平桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.
回答下列問(wèn)題:
(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量d時(shí)的示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為0.950cm;
(2)物塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkB可用m、d、△t表示為EkB=$\frac{1}{2}m(\fracfer9q1c{△t})^{2}$;
(3)物塊與水平桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ==$\frac{1}{2gl}(\frac1u1kq5p{△t})^{2}-\frac{{s}^{2}}{4hl}$;(用已知量或?qū)嶒?yàn)測(cè)量量的字母表示)
(4)實(shí)驗(yàn)步驟④⑤的目的是通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)減小實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

1.某同學(xué)把一個(gè)小鐵塊放在一斜劈的頂端,小鐵塊沿斜劈面下滑,如圖所示.他想測(cè)量小鐵塊和斜劈面間的動(dòng)摩擦因數(shù),于是找來(lái)一個(gè)電子秤和一個(gè)量角器.他先把小鐵塊和斜劈一起放到電子秤上,電子秤的讀數(shù)為M1,然后將斜劈放在電子秤上,把小鐵塊輕放在斜面頂端,當(dāng)小鐵塊下滑時(shí),電子秤的讀數(shù)為M2,他用量角器測(cè)量斜劈斜角的傾角為θ.若要測(cè)量小鐵塊與斜劈面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,他還需測(cè)量小鐵塊的質(zhì)量m(填物理量及相應(yīng)字母),用他測(cè)量的物理量表示小鐵塊下滑的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=$tanθ-\frac{{M}_{1}-{M}_{2}}{msinθcosθ}$.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

2.1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核${\;}_7^{14}N$,發(fā)生核反應(yīng)后產(chǎn)生了氧核${\;}_8^{17}O$和一個(gè)新粒子,若核反應(yīng)前氮核靜止,α粒子的速度為6.0×106m/s,核反應(yīng)后氧核的速度大小是2.0×106m/s,方向與反應(yīng)前的α粒子速度方向相同.
①寫(xiě)出此核反應(yīng)的方程式;
②求反應(yīng)后新粒子的速度大。

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