(2011?淮安三模)某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律,實驗裝置如圖甲所示.在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B,滑塊P上固定一遮光條,若光線被遮光條遮擋,光電傳感器會輸出高電壓,兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機相連.滑塊在細線的牽引下向左加速運動,遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時,通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖象.

(1)實驗前,接通氣源,將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上,輕推滑塊,當(dāng)圖乙中的△t1
=
=
△t2(選填“>”、“=”或“<”)時,說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平.
(2)用螺旋測微器測遮光條寬度d,測量結(jié)果如圖丙所示,則d=
8.474
8.474
mm.
(3)滑塊P用細線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連,將滑塊P由圖甲所示位置釋放,通過計算機得到的圖象如圖乙所示,若△t1、△t2和d已知,要驗證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒,還應(yīng)測出
滑塊質(zhì)量M
滑塊質(zhì)量M
兩光電門間距離L
兩光電門間距離L
(寫出物理量的名稱及符號).
(4)若上述物理量間滿足關(guān)系式
mgL=
1
2
(m+M)(
d
△t2
2-
1
2
(m+M)(
d
△t1
2
mgL=
1
2
(m+M)(
d
△t2
2-
1
2
(m+M)(
d
△t1
2
,則表明在上述過程中,滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能守恒.
分析:(1)如果遮光條通過光電門的時間相等,說明遮光條做勻速運動,即說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平.
(2)螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù),在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀.
(3)要驗證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒,就應(yīng)該去求出動能的增加量和重力勢能的減小量,根據(jù)這兩個量求解.
(4)滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能守恒列出關(guān)系式.
解答:解:(1)如果遮光條通過光電門的時間相等,說明遮光條做勻速運動,即說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平.
(2)螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為8mm,可動刻度讀數(shù)為0.01×47.4mm=0.474mm,所以最終讀數(shù)為:8mm+0.474mm=8.474mm.
(3)要驗證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒,就應(yīng)該去求出動能的增加量和重力勢能的減小量,
光電門測量瞬時速度是實驗中常用的方法.由于光電門的寬度很小,所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度.
vB=
d
△t2
,vA=
d
△t1

滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)動能的增加量△Ek=
1
2
(m+M)(
d
△t2
2-
1
2
(m+M)(
d
△t1
2
滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)動能的重力勢能的減小量△Ep=mgL
所以還應(yīng)測出滑塊質(zhì)量M,兩光電門間距離L.
(4)如果系統(tǒng)動能的增加量等于系統(tǒng)重力勢能的減小量,那么滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能守恒.
即:mgL=
1
2
(m+M)(
d
△t2
2-
1
2
(m+M)(
d
△t1
2
故答案為:(1)=
(2)8.474mm.
(3)滑塊質(zhì)量M,兩光電門間距離L.
(4)mgL=
1
2
(m+M)(
d
△t2
2-
1
2
(m+M)(
d
△t1
2
點評:掌握螺旋測微器的讀數(shù)方法.
了解光電門測量瞬時速度的原理.
實驗中我們要清楚研究對象和研究過程,對于系統(tǒng)我們要考慮全面.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?淮安三模)如圖所示,半徑R=0.4m的圓盤水平放置,繞豎直軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,在圓心O正上方h=0.8m高處固定一水平軌道PQ,轉(zhuǎn)軸和水平軌道交于O′點.一質(zhì)量m=1kg的小車(可視為質(zhì)點),在F=4N的水平恒力作用下,從O′左側(cè)x0=2m處由靜止開始沿軌道向右運動,當(dāng)小車運動到O′點時,從小車上自由釋放一小球,此時圓盤半徑OA與x軸重合.規(guī)定經(jīng)過O點水平向右為x軸正方向.小車與軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10m/s2.求:
(1)若小球剛好落到A點,求小車運動到O′點的速度.
(2)為使小球剛好落在A點,圓盤轉(zhuǎn)動的角速度應(yīng)為多大.
(3)為使小球能落到圓盤上,求水平拉力F作用的距離范圍.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?淮安三模)閉合矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強磁場中,磁場的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直,磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖所示.規(guī)定垂直紙面向里為磁場的正方向,abcda的方向為線框中感應(yīng)電流的正方向,水平向右為安培力的正方向.關(guān)于線框中的電流i與ad邊所受的安培力F隨時間t變化的圖象,下列正確的是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?淮安三模)真空中有一半徑為r0的帶電金屬球殼,通過其球心的一直線上各點的電勢φ分布如圖,r表示該直線上某點到球心的距離,r1、r2分別是該直線上A、B兩點離球心的距離.下列說法中正確的是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?淮安三模)現(xiàn)有以下器材:電流表A(量程0.6A、內(nèi)阻rA=0.5Ω),電阻箱R(量程99.99Ω),待測電阻Rx,直流電源(電動勢E和內(nèi)阻r待測),單刀單擲開關(guān)S1,單刀雙擲開關(guān)S2,帶鐵夾的導(dǎo)線若干.某探究實驗小組設(shè)計如圖甲所示的實驗電路,用來測定待測電阻的阻值Rx、直流電源的電動勢E和內(nèi)阻r.

(1)按圖甲所示的電路,將圖乙所示的實物連線補畫完整
(2)測量電阻Rx的阻值
①將開關(guān)S1閉合、開關(guān)S2接a,接出電流表的示數(shù)I1
②保持開關(guān)S1閉合,將開關(guān)S2接b,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,使得電流表的示數(shù)也為I1,此時電阻箱的阻值R=4.00Ω,則Rx=
4
4
Ω.
(3)測電源的電動勢E和內(nèi)阻r
將開關(guān)S1閉合,開關(guān)S2接b,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,記下電流表的示數(shù)I,得到若干組R、I的數(shù)據(jù)(見下表)
次數(shù) 1 2 3 4 5
R/Ω 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00
I/A 0.59 0.37 0.27 0.21 0.18
1
I
/A-1
1.70 2.70 3.70 4.75 5.60
請在圖丙所示的坐標(biāo)紙上作出
1
I
-R
的圖象,并根據(jù)圖象求得電動勢E=
3.1
3.1
V,內(nèi)阻r=
2.0
2.0
Ω(保留兩位有效數(shù)字).

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案