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某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码

发布时间:2022-08-31 20:34:04

A. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒.(1)实验前需要调整气垫

(1)当气垫导轨接通电源后,导轨可以认为是光滑的,判断是否水平的方法是:接通电源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块基本保持静止,则说明导轨是水平的(或轻推滑块,滑块能基本做匀速直线运动).
(2)游标卡尺主尺读数为5mm+0.1×2mm=5.2mm.螺旋测微器的读数为6.5mm+0.01×20.2mm=6.702mm.
(3)由于遮光条通过光电门的时间极短因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度,因此滑块经过光电门时的瞬时速度为:v=

d
△t
=0.40m/s.
根据实验原理可知,该实验中需要比较重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可判断机械能是否守恒,故需要测量的物理量为:滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s,滑块的质量M.
(3)钩码和滑块所组成的系统为研究对象,其重力势能的减小量为mgs,系统动能的增量为:
1
2
(m+M)(
d
△t
)2.
故答案为:(1)接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块基本保持静止,则说明导轨是水平的(或轻推滑块,滑块能基本做匀速直线运动).
(2)5.26.702
(3)0.40;滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s;滑块的质量M.
(4)mgs;
1
2
(m+M)(
d
△t
)2

B. 某实验小组利用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律。他们将拉力传感器一端与细绳相连,另一端固定在小车上

(1)8.00;0.400;1.46
(2)天平,小车总质量(或小车质量)
(3)A

C. Ⅰ.某同学在做测定木块与木板间动摩擦因数的实验过程中,测滑动摩擦力时,他设计了两种实验方案.方案一

d△t)2是否相等说明系统的机械能是否守恒;
(4)本实验细绳和滑轮的质量要轻,不是绳越长越好,钩码的质量m要适中,不是越小越好,故选A;
(5)摩擦力做功对实验有影响,减小摩擦力能提供精确度.
故答案为:(1)乙;图乙中固定弹簧测力计,拉动木板做相对运动,更容易控制拉动的速度,使示数更稳定,测量更准确;6.00;0.25;
(2)0.48cm;0.40m/s;B;mgs;A;摩擦力做功对实验有影响,减小摩擦力能提供精确度.

D. 某实验小组利用如图甲所示的装置,两次分别测滑轮组机械效率,记录数据如表: 实验序号 钩码重/N 钩码

(1)实验时应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计.
(2)由表中实验数据可知,第2次实验时,有用功:W有用=Gh=6N×0.1m=0.6J,
总功:W=Fs=2.4N×0.3m=0.72J,
滑轮组的机械效率:η=

W有用
W总
×100%=
0.6J
0.72J
×100%≈83.3%.
(3)因为滑轮组的机械效率与物重有关,所以求滑轮组机械效率的平均值是不正确的.
(4)因为重物相同,所以由W=Gh可知,有用功相同;
因为乙装置有两个动滑轮,因此乙装置所做的额外功多;由W=W+W可知,乙装置所做的总功大于甲装置所做的总功;
由P=
W总
t
可得,乙装置的功率大;
由η=
W有用
W总
可得,甲装置的机械效率大.
故A选项符合题意.
故答案为:(1)匀速;(2)0.72;0.6;83.3%;(3)不正确;滑轮组的机械效率随提升的物重而改变;(4)A.

E. 某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图,如图乙所示,

(1)根据该同学的结果得出a-m图线是曲线,即小车的加速度与钩码的质量成非线性关系;
(2)从上图中发现直线没过原点,当a=0时,m≠0,即F≠0,也就是说当绳子上拉力不为0时,小车的加速度为0,所以可能的原因是存在摩擦力.
(3)若利用本实验来验证“小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结论,并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是:
①调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力,即使得绳子上拉力等于小车的合力.
②根据牛顿第二定律得,整体的加速度a=

mg
M+m
,则绳子的拉力F=Ma=
mg
1+
m
M
,知钩码的质量远小于小车的质量时,绳子的拉力等于钩码的重力,所以钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量.
故答案为:(1)非线性;
(2)存在摩擦力;
(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力;远小于小车的质量.

F. 关于验证机械能守恒

1 2 因为最后计算增加的动能时绳子是不计算在质量里的 所以绳子质量越小对动能计算的影响越小 绳子越长 运动的过程越长 随机误差越小

动能增加量的比较少
原因是1在勾码下降时受到空气阻力,滑块在气垫上滑动是也受到阻力,部分重力势能转化为热能
2绳子也有质量,也带走了部分动能

G. 某同学利用如图(1)所示的装置来验证由小车与钩码组成的系统机械能守恒 (1)现提供如下器材:A.小车

(1)实验不需要游标卡尺,距离由刻度尺测量,电火花计时器直接使用220V,不需要低压交流电源,
不需要的器材是H,I.还需要天平测量钩码的质量.
(2)为尽可能消除摩擦力对本实验的影响,使验证结果尽可能准确,则小车质量M和钩码质量m的关系应该满足M<<m,
这样能使摩擦力做的功相对少些,以减小机械能的损失.
(3)小明的看法不正确,因为平衡摩擦力后,摩擦力还做负功,系统机械能不守恒.
(4)利用匀变速直线运动的推论:
v 2 =
d 3 -d 1
2T

v 5 =
d 6 -d 4
2T

第2点与第5点时系统的动能增加
1
2
(M+m)(
d 6 -d 4
2T
2 -
1
2
(M+m)(
d 3 -d 1
2T
2
第2点与第5点时系统的重力势能减小量:mg(d 5 -d 2
应满足关系式mg(d 5 -d 2 )=
1
2
(M+m)(
d 6 -d 4
2T
2 -
1
2
(M+m)(
d 3 -d 1
2T
2

故答案为:
(1)H,I,天平
(2)M<<m
(3)不正确,因为平衡摩擦力后,摩擦力还做负功,系统机械能不守恒.
(4)mg(d 5 -d 2 )=
1
2
(M+m)(
d 6 -d 4
2T
2 -
1
2
(M+m)(
d 3 -d 1
2T
2

H. 某实验小组利用图1的装置验证钩码和滑块组成的系统机械能守恒,在水平桌面上固定一气垫导轨,导轨上A点处


小题1:

I. I.某实验小组利用如图1所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒.实验前需要调整气垫导轨

I、(1)需要测钩码重力势能的减小量,所以需要测量滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s,因为该距离即为钩码下降的距离.因为要测量系统动能的增加量,所以还需测量滑块的质量M.
(2)因为验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒,所以看钩码重力势能的减小量与系统动能的增加量是否相等,即看重力势能的减小量mgs与系统动能的增加量

1
2
(M+m)(
d
△t
)2是否相等.
II.(1)直流恒流电源在正常工作状态下输出的电流恒定并且可读出其大小,电压表并联在热敏元件两侧,实物图连接如下图.
(2)该实验需测出不同温度下热敏元件的电阻,所以需记录电压表的示数和温度计的示数.
(3)根据R-t关系图线,知R与t成线性关系,为R=100+1.6t.
(4)测量时认为电压表的示数与输出电流的比值等于电阻的测量值,该值等于电压表与热敏元件的并联电阻,小于真实值.
(5)根据欧姆定律,热敏元件在温度较高时两端电压大约为15V,三个电压表量程都不够,从电表改装考虑,电压表V2和定值电阻R2共同分担的电压可达到15V左右.故B正确.
故答案为:
d
△t
)2、mgs
II.(1)如图
(2)电压表示数,温度计示数(3)100+1.6t(其中100±1,1.6±0.1均可)
(4)小(5)B

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