【題目】采用讓重物自由下落的方法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示:現(xiàn)有的器材為:帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘.
(1)需要測(cè)量物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h。某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案,正確的是(_____)
A.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,并測(cè)出下落時(shí)間t,通過(guò)v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v
B.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,并通過(guò)計(jì)算出瞬時(shí)速度v
C.根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度,等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,計(jì)算出瞬時(shí)速度v,并通過(guò)計(jì)算出高度h。
D.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度,等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,計(jì)算出瞬時(shí)速度v。
(2)甲同學(xué)從打出的紙帶中選出一條理想的紙帶,如圖所示。選取紙帶上連續(xù)打出的5個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,測(cè)出A點(diǎn)與起始點(diǎn)O的距離為s0,點(diǎn)A、C間的距離為s1,點(diǎn)C、E間的距離為s2。已知重錘的質(zhì)量為m,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為f,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>g。從起始點(diǎn)O開(kāi)始到打下C點(diǎn)的過(guò)程中,重錘重力勢(shì)能的減小量為△EP=__________,重錘動(dòng)能的增加量為△EK=__________。在誤差充許的范圍內(nèi),如果△EP=△EK,則可驗(yàn)證機(jī)械能守恒。
(3)乙同學(xué)經(jīng)正確操作得到打點(diǎn)紙帶,在紙帶后段每?jī)蓚(gè)計(jì)時(shí)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),依次為1、2、3、4、5、6、7,測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離h,并正確求出打相應(yīng)點(diǎn)時(shí)的速度v。各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表:
計(jì)數(shù)點(diǎn) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
h/m | 0.124 | 0.194 | 0.279 | 0.380 | 0.497 | 0.630 | 0.777 |
v/(m·s-1) | 1.94 | 2.33 | 2.73 | 3.13 | |||
v2/(m2·s-2) | 3.76 | 5.43 | 7.45 | 9.80 | 12.25 |
他在如圖所示的坐標(biāo)中,描點(diǎn)作出v2-h圖線。由圖線可知,重錘下落的加速度g′=__________m/s2(保留三位有效數(shù)字);若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/span>g=9.80m/s2,如果在誤差允許的范圍內(nèi)g′=__________,則可驗(yàn)證機(jī)械能守恒。
【答案】(1)D (2)mg(s0+ s1) (3)9.74 m/s2(9.60~9.79均可) g或9.80
【解析】
該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)。因?yàn)槲覀冎雷杂陕潴w運(yùn)動(dòng)只受重力,機(jī)械能就守恒。如果把重物的實(shí)際運(yùn)動(dòng)看成自由落體運(yùn)動(dòng),再運(yùn)用自由落體的規(guī)律求解速度,那么就不需要驗(yàn)證;利用v2-h圖線處理數(shù)據(jù),根據(jù)可知v2-h圖線的斜率就等于2g.
(1)該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)。因?yàn)槲覀冎雷杂陕潴w運(yùn)動(dòng)只受重力,機(jī)械能就守恒。如果把重物的實(shí)際運(yùn)動(dòng)看成自由落體運(yùn)動(dòng),再運(yùn)用自由落體的規(guī)律求解速度,那么就不需要驗(yàn)證呢。其中ABC三項(xiàng)都是運(yùn)用了自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解的,故D正確;
(2)從起始點(diǎn)O開(kāi)始到打下C點(diǎn)的過(guò)程中,重錘重力勢(shì)能的減小量為;根據(jù)平均速度等于瞬時(shí)速度,則C點(diǎn)的速度為,那么重錘動(dòng)能的增加量為;
(3)利用v2-h圖線處理數(shù)據(jù),若,那么v2-h圖線的斜率就等于2g。
所以重鍾下落的加速度:;若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/span>g=9.80m/s2,如果在誤差允許的范圍內(nèi)g′=g或9.80,則可驗(yàn)證機(jī)械能守恒.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】一條不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)質(zhì)量可忽略不計(jì)的定滑輪,繩的一端系一質(zhì)量M=15kg的重物,重物靜止于地面上,有一質(zhì)量m=10kg的猴從繩子另一端沿繩向上爬,如圖所示,不計(jì)滑輪摩擦,在重物不離開(kāi)地面條件下,猴子向上爬的最大加速度為(g=10m/s2)( )
A.25m/s2 B.5m/s2 C.10m/s2 D.15m/s2
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖為電壓互感器的示意圖,把低壓交流電壓表接在副線圈上,可以測(cè)量高壓輸電線路的電壓。原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2,下列說(shuō)法正確的是
A. n1應(yīng)該用較粗的導(dǎo)線,n2可以用較細(xì)的導(dǎo)線
B. 如果電壓表的讀數(shù)為Uv,則輸電線路的電壓為
C. 原線圈電流的頻率高于副線圈電流的頻率
D. 如果高壓線路為直流輸電線路,只要把交流電壓表?yè)Q成直流電壓表就同樣可以測(cè)量線路的電壓
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某同學(xué)用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.一根細(xì)線系住鋼球,懸掛在鐵架臺(tái)上,鋼球靜止于A點(diǎn),光電門(mén)固定在A的正下方.在鋼球底部豎直地粘住一片寬帶為d的遮光條.將鋼球拉至不同位置由靜止釋放,遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)的擋光時(shí)間t可由計(jì)時(shí)器測(cè)出,取作為鋼球經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度.記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t,計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間的勢(shì)能變化大小ΔEp與動(dòng)能變化大小ΔEk,就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒.
(1)用ΔEp=mgh計(jì)算鋼球重力勢(shì)能變化的大小,式中鋼球下落高度h應(yīng)測(cè)量釋放時(shí)的鋼球球心到_____之間的豎直距離.
A.鋼球在A點(diǎn)時(shí)的頂端
B.鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心
C.鋼球在A點(diǎn)時(shí)的底端
(2)用ΔEk=計(jì)算鋼球動(dòng)能變化的大小,用刻度尺測(cè)量遮光條寬度,示數(shù)如乙圖所示,其讀數(shù)為______cm.某次測(cè)量中,計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.0100 s,則鋼球的速度為v=___m/s.
(3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異,認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的.你是否同意他的觀點(diǎn)?請(qǐng)說(shuō)明理由________________.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】利用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。
(1)除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫(xiě)紙)、交流電源、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外,在下面的器材中,必須使用的還有________。(選填器材前的字母)
A.大小合適的鐵質(zhì)重錘 B.體積較大的木質(zhì)重錘
C.刻度尺 D.游標(biāo)卡尺 E.秒表
(2)如圖是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C,測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC。重錘質(zhì)量用m表示,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T(mén)。從打下O點(diǎn)到打下B點(diǎn)的過(guò)程中,重錘重力勢(shì)能的減少量ΔEP = ________,動(dòng)能的增加量ΔEK = ________。
(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,下列實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理正確的是________
A.釋放重錘前,使紙帶保持豎直
B.做實(shí)驗(yàn)時(shí),先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,再釋放重錘
C.為測(cè)量打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下某點(diǎn)時(shí)重錘的速度v,可測(cè)量該點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h,再根據(jù)公式計(jì)算,其中g(shù)應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/span>
D.用刻度尺測(cè)量某點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h,利用公式mgh計(jì)算重力勢(shì)能的減少量,其中g(shù)應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/span>
(4)某同學(xué)在紙帶上選取計(jì)數(shù)點(diǎn)后,測(cè)量它們到起始點(diǎn)O的距離h,并計(jì)算出打相應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)重錘的速度v,通過(guò)描繪v2-h圖像去研究機(jī)械能是否守恒。若實(shí)驗(yàn)中重錘所受阻力不可忽略,且阻力大小保持不變,從理論上分析,合理的v2-h圖像是圖中的哪一個(gè)________。
A.A B.B C.C D.D
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】甲、乙兩物體在同一水平面上作勻變速直線運(yùn)動(dòng),甲做加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)1s速度由5m/s增加到10m/s;乙做減速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)8s速度由20m/s減小到0,則:
A. 甲的速度變化量大,甲的加速度大 B. 乙的速度變化量大,甲的加速度大
C. 甲的速度變化量大,乙的加速度大 D. 乙的速度變化量大,乙的加速度大
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,Oxy坐標(biāo)系中,將一負(fù)電荷Q由y軸上a點(diǎn)移至x軸上b點(diǎn)時(shí),需克服靜電力做功W;若從a點(diǎn)移至x軸上c點(diǎn)時(shí),也需要克服靜電力做功W,那么關(guān)于此空間存在靜電場(chǎng)可能是
A. 存在電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)
B. 存在電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)
C. 處在第1象限某一位置的正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)
D. 處在第4象限某一位置的正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí),采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車(chē)及車(chē)中的砝碼質(zhì)量用M表示,盤(pán)及盤(pán)中的砝碼質(zhì)量用m表示,小車(chē)的加速度可由小車(chē)后拖動(dòng)的紙帶上由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)計(jì)算出:
(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿(mǎn)足______時(shí),才可以認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力.
(2)一組同學(xué)在保持盤(pán)及盤(pán)中的砝碼質(zhì)量一定的情況下,探究加速度與小車(chē)質(zhì)量的關(guān)系,以下做法正確的是________.
A.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將盤(pán)及盤(pán)中的砝碼用細(xì)線繞過(guò)定滑輪系在小車(chē)上
B.每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力
C.實(shí)驗(yàn)時(shí),先放開(kāi)小車(chē),再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源
D.小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出m和M,直接用公式a=mg/M求出
(3)在保持小車(chē)及車(chē)中的砝碼質(zhì)量M一定,探究加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí),由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng),兩位同學(xué)得到的a-F關(guān)系分別如圖中2中甲、乙所示(a是小車(chē)的加速度,F是細(xì)線作用于小車(chē)的拉力).
其原因分別是:
甲圖:___________________________________________;
乙圖:___________________________________________.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖1所示,為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置,獲得了小車(chē)加速度a與沙及沙桶的質(zhì)量及小車(chē)和砝碼的質(zhì)量對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。沙桶和沙子的總質(zhì)量為m1,小車(chē)和車(chē)上砝碼的總質(zhì)量為m2,重力加速度為g。
(1)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,打出的其中一條紙帶如圖所示,由該紙帶可求得小車(chē)的加速度a=________ m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)由于疏忽,遺漏了平衡摩擦力這一步驟,測(cè)得,作出圖像,他可能作出圖2中________ (選填“甲”、“乙”、“丙”)圖線。此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是________________________________________。
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,若軌道水平,他測(cè)量得到的圖像,如圖3。設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,則小車(chē)與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)=________,沙桶和沙子的總質(zhì)量=________。(認(rèn)為繩的拉力等于沙桶和沙子的總重力,忽略空氣阻力及細(xì)線與滑輪的摩擦)
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