氣墊導(dǎo)軌是一種常用的實(shí)驗(yàn)儀器,它是利用氣泵將壓縮空氣通過(guò)導(dǎo)軌的眾多小孔高速噴出,在導(dǎo)軌與滑塊之間形成薄薄一層氣墊,使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上.由于氣墊的摩擦力極小,滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可很好地近似為沒(méi)有摩擦的運(yùn)動(dòng).我們可以用固定在氣墊導(dǎo)軌上的光電門A、B和光電計(jì)時(shí)裝置,以及帶有I形擋光條的滑塊C、D來(lái)測(cè)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大。阎狪形擋光條的持續(xù)擋光寬度為L(zhǎng),實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下:
a.調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌底座螺母,觀察導(dǎo)軌上的氣泡儀,使導(dǎo)軌成水平狀態(tài);
b.在滑塊C、D間放入一個(gè)輕質(zhì)彈簧,用一條橡皮筋捆綁箍住三者成一水平整體,靜置于導(dǎo)軌中部;
c.將光電門盡量靠近滑塊C、D兩端;
d.燒斷捆綁的橡皮筋,使滑塊C、D在彈簧作用下分離,分別通過(guò)光電門A、B;
e.由光電計(jì)時(shí)器記錄滑塊C第一次通過(guò)光電門A時(shí)I形擋光條持續(xù)擋光的時(shí)間tC,以及滑塊D第一次通過(guò)光電門B時(shí)I形擋光條持續(xù)擋光的時(shí)間tD
(1)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是
滑塊C、D的質(zhì)量mC、mD
滑塊C、D的質(zhì)量mC、mD
;
(2)利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出計(jì)算被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能Ep的表達(dá)式
Ep=
1
2
mC(
L
tA
)2+
1
2
mD(
L
tB
)2
Ep=
1
2
mC(
L
tA
)2+
1
2
mD(
L
tB
)2
分析:由于要知道壓縮彈簧的彈性勢(shì)能,故需要知道物體的質(zhì)量,所以必須用天平分別測(cè)出滑塊C、D的質(zhì)量mC、mD
根據(jù)能量守恒,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為兩滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能即Ep=
1
2
mCVC2+
1
2
mD vD2,利用位移與時(shí)間的關(guān)系求出vC和vD
解答:解:(1)滑塊C、D來(lái)測(cè)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大小,所以要用天平分別測(cè)出滑塊C、D的質(zhì)量mC、mD;
(2)根據(jù)能量守恒,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為兩滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能
即Ep=
1
2
mCVC2+
1
2
mD vD2,
再由v=
x
t
得:vC=
L
tA
;vD=
L
tB

所以彈性勢(shì)能為
Ep=
1
2
mC(
L
tA
)2+
1
2
mD(
L
tB
)2

故答案為:滑塊C、D的質(zhì)量mC、mDEp=
1
2
mC(
L
tA
)2+
1
2
mD(
L
tB
)2
點(diǎn)評(píng):讓學(xué)生掌握如何彈性勢(shì)能大小,除借助于動(dòng)能定理來(lái)計(jì)算,也可以利用彈簧彈力是均勻變化,取彈力的平均值,從而運(yùn)用功表達(dá)式來(lái)確定.
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:

氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器,它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊,使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上,滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩擦.我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來(lái)探究碰撞中的不變量,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì)),采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下:
a.用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB
b.調(diào)整氣墊導(dǎo)軌,使導(dǎo)軌處于水平.
c.在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧,用電動(dòng)卡銷鎖定,靜止地放置在氣墊導(dǎo)軌上.
d.用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L1
e.按下電鈕放開(kāi)卡銷,同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作.當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí),記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和t2
(1)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是
B的右端至D板的距離L2
B的右端至D板的距離L2

(2)利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出關(guān)系式
mA
L1
t1
-mB
L2
t2
=0
mA
L1
t1
-mB
L2
t2
=0
成立,即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和,上式中算得的A、B兩滑塊的動(dòng)量大小并不完全相等,產(chǎn)生誤差的原因是
測(cè)量mA、mB、L1、L2、t1、t2時(shí)帶來(lái)的誤差;氣墊導(dǎo)軌不水平;滑塊與氣墊導(dǎo)軌間有摩擦
測(cè)量mA、mB、L1、L2、t1、t2時(shí)帶來(lái)的誤差;氣墊導(dǎo)軌不水平;滑塊與氣墊導(dǎo)軌間有摩擦

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(1)理想變壓器初、次級(jí)匝數(shù)比為55:9,初級(jí)接在u=311sinl00πtV的交流電源上,則與次級(jí)并聯(lián)的電壓表的讀數(shù)為
 
V,當(dāng)次級(jí)接上60Ω的電燈一盞時(shí),變壓器輸入功率為
 
W.
(2)氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器,它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊,使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上,滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩擦.我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì)),采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下:
精英家教網(wǎng)
A.用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB
B.調(diào)整氣墊導(dǎo)軌,使導(dǎo)軌處于水平;
C.在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧,用電動(dòng)卡銷鎖定,靜止地放置在氣墊導(dǎo)軌上;
D.用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L1
E.按下電鈕放開(kāi)卡銷,同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作.當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí),記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和t2,本實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是
 
,利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是
 

(3)在“測(cè)定金屬的電阻率的實(shí)驗(yàn)中,用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖所示,用米尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度l=0.810m,金屬絲的電阻大約為4Ω.先用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻,然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率.精英家教網(wǎng)
①?gòu)膱D中讀出金屬絲的直徑為
 

②在用伏安法測(cè)定金屬絲的電阻時(shí),除被測(cè)的電阻絲外,還有如下供選擇的實(shí)驗(yàn)器材:
直流電源:電動(dòng)勢(shì)約4.5V,內(nèi)阻很;
電流表A1:量程0-0.6A,內(nèi)阻0.125Ω:
電流表A2:量程0~3.0A,內(nèi)阻0.025Ω;
電壓表V:量程0~3V,內(nèi)阻3kΩ;
滑動(dòng)變阻器R1:最大阻值10Ω
滑動(dòng)變阻器R2:最大阻值50Ω;開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等.
在可供選擇的器材中,應(yīng)該選用的電流表是
 
,應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是
 

③根據(jù)所選的器材,畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.
④若根據(jù)伏安法測(cè)出電阻絲的電阻為Rx=4.1Ω,則這種金屬材料的電阻率為
 
Ω?m.(保留二位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

氣墊導(dǎo)軌是一種常用的實(shí)驗(yàn)儀器,它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊,這樣滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為與導(dǎo)軌間無(wú)摩擦,如題圖氣墊導(dǎo)軌的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,利用帶有豎直擋光片的滑塊,就可以完成許多力學(xué)實(shí)驗(yàn),光電計(jì)時(shí)器及其光電門的結(jié)構(gòu)如圖乙所示,a、b分別是光電門中彼此正對(duì)的激光發(fā)射和接收裝置。擋光片結(jié)構(gòu)如圖丙所示,兩擋光條之間的距離Δx很。s2~3 cm)。當(dāng)擋光片的兩遮光部分從a、b間通過(guò)時(shí),光電計(jì)時(shí)器就可以顯示兩次開(kāi)始擋光的時(shí)間,由此可以較準(zhǔn)確測(cè)量出擋光片的左右兩擋光條通過(guò)光電門的時(shí)間間隔Δt,這樣就可以表示出滑塊通過(guò)光電門時(shí)的速度。

利用氣墊導(dǎo)軌來(lái)驗(yàn)證牛頓第二定律

(1)使用氣墊導(dǎo)軌來(lái)驗(yàn)證牛頓第二定律時(shí),首先通過(guò)調(diào)螺釘使氣墊導(dǎo)軌水平,其具體檢測(cè)導(dǎo)軌水平的方法可以是:                                                   

(2)若滑塊[包括擋光片]和砝碼[連接滑塊和砝碼的輕繩跨過(guò)導(dǎo)軌右端的光滑定定滑輪]的質(zhì)量分別為M和m(M>m),滑塊從靜止釋放后,向右做勻加速運(yùn)動(dòng),先后通過(guò)光電門1和2(兩光電門之間距離為x),結(jié)果光電門1和2的示數(shù)分別為Δt1和Δt2,滑塊上擋光片的兩擋光條間距為Δx,則滑塊通過(guò)光電門1時(shí)的速度v1=             ,通過(guò)光電門2時(shí)的速度v2=             。利用勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可求得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a =         (用v1、v2、x表示),則近似驗(yàn)證牛頓第二定律的表達(dá)式為:                     ;(用M、m、a、g表示)

(3)本實(shí)驗(yàn)的器材除氣墊導(dǎo)軌、天平、砝碼、滑塊[包括擋光片]和光電計(jì)時(shí)器之外,不僅需要器材用                測(cè)出兩光電門的間距x,還需要測(cè)出兩擋光條的間距Δx,為使測(cè)量盡可能精確,測(cè)Δx時(shí)應(yīng)使用的測(cè)量器材是                   ;

(4)若本實(shí)驗(yàn)中近似驗(yàn)證牛頓第二定律仍有誤差,其主要原因是:

                                                                         。

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科目:高中物理 來(lái)源:2010-2011學(xué)年黑龍江省齊齊哈爾市克山一中高三(上)第三次月考物理試卷(解析版) 題型:解答題

氣墊導(dǎo)軌是一種常用的實(shí)驗(yàn)儀器,它是利用氣泵將壓縮空氣通過(guò)導(dǎo)軌的眾多小孔高速噴出,在導(dǎo)軌與滑塊之間形成薄薄一層氣墊,使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上.由于氣墊的摩擦力極小,滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可很好地近似為沒(méi)有摩擦的運(yùn)動(dòng).我們可以用固定在氣墊導(dǎo)軌上的光電門A、B和光電計(jì)時(shí)裝置,以及帶有I形擋光條的滑塊C、D來(lái)測(cè)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大小.已知I形擋光條的持續(xù)擋光寬度為L(zhǎng),實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下:
a.調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌底座螺母,觀察導(dǎo)軌上的氣泡儀,使導(dǎo)軌成水平狀態(tài);
b.在滑塊C、D間放入一個(gè)輕質(zhì)彈簧,用一條橡皮筋捆綁箍住三者成一水平整體,靜置于導(dǎo)軌中部;
c.將光電門盡量靠近滑塊C、D兩端;
d.燒斷捆綁的橡皮筋,使滑塊C、D在彈簧作用下分離,分別通過(guò)光電門A、B;
e.由光電計(jì)時(shí)器記錄滑塊C第一次通過(guò)光電門A時(shí)I形擋光條持續(xù)擋光的時(shí)間tC,以及滑塊D第一次通過(guò)光電門B時(shí)I形擋光條持續(xù)擋光的時(shí)間tD
(1)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是______;
(2)利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出計(jì)算被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能Ep的表達(dá)式______.

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