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利用如图所示装置做验证机械能守恒定律

发布时间:2021-11-24 04:05:28

A. 分)(8分)利用如图所示装置来验证机械能守恒定律,已知物体A和B的质量分别为M和m,分别系在一条跨过光滑


(1)6分①AB 2分
②两个光电门之间的距离h 2分
2分

B. 某同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律的实验”,在本实验中:(1)现有器材、打点计时器、

(1)在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距回离,以及通过纸带答上两点的距离,求出平均速度,从而可知瞬时速度.纸带上相邻两计时点的时间间隔已知,所以不需要秒表.重锤的质量可测可不测,所以不需要秒表;
实验中产生误差的主要原因是摩擦阻力的影响.
(2)重力势能减小量△Ep=mgh=mg(sE-sA
利用匀变速直线运动的推论得:
vA=

sB
2T

vE=
sF?sD
2T

动能的增加量为△Ek=
1
2
mvE2-
1
2
mvA2=
m
8T2
[(sF?sD)2-
s
2

C. 利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时,需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v

(1)该实验是验证抄机械能守袭恒定律的实验.因为我们知道自由落体运动只受重力,机械能就守恒.如果把重物看成自由落体运动,再运用自由落体的规律求解速度,那么就不需要验证呢.
其中ABC三项都是运用了自由落体的运动规律求解的,故ABC错误.
故选:D.
(2)物体下落过程中存在阻力,重力势能没有全部转化为动能,因此重力势能的减少量△Ep略大于动能的增加量为△EK
故答案为:(1)D;(2)略大于

D. (1)用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验时,如果认为g=10m/s2,则①下列关于这条纸带的第一

(1)①“验证机械能守恒定律”的实验时,要确定起点是从静止开始,这样才能有mgh0D=

1
2
m
v
2

E. 某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律,实验步骤如下:A.把打点计时器固定在铁架台上,并用导线

(1)步骤C中,复应该先接通电源制后释放纸带,故错误;该实验中比较mgh和
1
2
m v 2 大小关系,因此不需要天平测质量,故E步骤不需要.
故答案为:C,E.
(2)重物下落过程中,不可避免的受到阻力作用,重物的重力势能没有全部转化为动能,因此重物动能的增加量小于重力势能的减少量.
故答案为:纸带通过打点计时器时存在阻力.
(3)为了减小阻力对实验的影响,实验时应该选取质量大,体积小的重物,即选取密度大的实心球,故A正确,B错误;
纸带与打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上可以减小摩擦,减小实验误差,故C正确;
为了减小测量的偶然误差,纸带上选取的计数点应离起始点远一些,故D错误.
故选AC.

F. 利用如图所示的装置可以验证机械能守恒定律.把装有遮光条的滑块放在水平放置的气垫导轨上,通过跨过定滑

(1)由题意可知,通过遮光条通过光电门的平均速度来得出瞬时速度,因此需要测出遮光条通过光电门的时间,所以将计时方式转换开关置于小侧;
(2)由于挡光条宽度很小,因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬时速度.
n1=

△s
t1
,n2=
△s
t2

(3)重物重力势能的减小量△EP=mg△h=mgs,而重物与滑块的动能的增加量△E=
1
2
(M+m)(
△s
t2
)2?
1
2
(M+m)(
△s
t1
)2.
要验证的是重物的重力势能的减小量与重物及滑块的动能增加量是否相等,所以表达式为:mgs=
1
2
(M+m)(
△s
t2
)2?
1
2
(M+m)(
△s
t1
)2;
故答案为:(1)小侧;&n他sp;&n他sp;&n他sp;(2)
△s
t1
△s
t2

(3)mgs=
1
2
(M+m)(
△s
t2
)2?
1
2
(M+m)(
△s
t1
)2;

G. 利用如图所示的装置验证机械能守恒定律.图中AB是固定的光滑斜面,斜面的倾角为30°,1和2是固定在斜面上

(1)滑块通抄过光电门1时的速度v1=

d
t1
=
0.05
5×10?2
=1.00m/s
通过袭光电门2时的速度v2=
d
v2
=2.50m/s
(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量△Ek=Ek2-Ek1=
1
2
mv22-
1
2
mv12=5.25J
重力势能减小量△Ep=mgh=2.0×9.8×0.540J=5.29J.
故答案为:(1)1.00;2.50;(2)5.25;5.29.

H. 利用如图1所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验.(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、交流电源、铁

(1)实验中为了减小阻力的影响,重锤选择合适的铁质重锤.需要测量某点的瞬时速度专,则需属测量点迹间的距离,所以还需刻度尺.打点计时器就是记录时间的器材,所以不需要秒表,实验中不需要游标卡尺.故选:AC.
(2)B点的瞬时速度为:vB=

xAC
2T
hC?hA
2T

则动能的增加量为:△Ek=
1
2
mvB2=
1
2
m(
hC?hA
2T
2=
m(hC?hA)2
8T2

重锤重力势能的减少量为:|△Ep|=mghB
(3)实验结果总是重力势能的减少量略大于动能的增加量,对于这个误差产生的主要原因是由于空气阻力作用;
(4)若实验中重锤所受阻力不可忽略,且阻力大小保持不变,
根据动能定理,则有:mgh-fh=
1
2
mv2
解得v2=(2g-
2f
m
)h,可知v2-h图线是一条过原点的倾斜直线.故选:A.
故答案为:(1)AC;(2)mghB
m(hC?hA)2
8T2
;(3)空气阻力作用;(4)A

I. 利用如图l所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验,某次实验中得到如图2所示的纸带.(1)测出点A、C

(1)C点的即时速度等于AC段的平均速度,即:vC=

xAE
4T
0.1477+0.1633
008
=3.89m/s;
利用匀变速直线运动的推论版△x=at2求出物体下落的加速权度为:a=
△x
t2
0.1633?0.1477
0.042
=9.75m/s2
根据牛顿第二定律可以得到mg-f=ma,所以有:
f=mg-ma=m(g-a)=1×(9.8-9.75)N=0.05N
(2)重锤增加的动能略大于重锤减少的重力势能,说明测量的物体的速度偏大或者是物体的重力势能偏小,
A、由重锤下落过程中mgh=
1
2
mv2可知,重锤的质量与实验的数据无关,所以重锤的质量测量错误不会影响实验的数据,故A错误;
B、重锤下落时受到的阻力过大,会使物体的速度减小,不会使物体的动能变大,故B错误;
C、O、C之间的距离测小小,则导致物体的重力势能偏小,故C正确,D错误;
E、交流电源的频率小于50Hz.此时点之间的时间间隔大于0.02s,仍按照0.02s计算时,测量的速度大于真实的数值,导致重锤增加的动能略大于重锤减少的重力势能,故F正确,E错误;
故选:CF.
故答案为:(1)3.89,0.05,(2)CF

J. 利用如图(a)所示的装置做验证机械能守恒定律的实验,按正确的实验操作得到几条打上点迹的纸带,通常要

能;因为运动性质仍为自由落体运动,只要将n=1 的位置除外即可;

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