精英家教網(wǎng)實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,讓重錘拖動(dòng)紙帶自由下落,通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量、分析和計(jì)算處理,即可驗(yàn)證重錘下落過程機(jī)械能是否守恒.
(1)下面列舉了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟:
A.按照?qǐng)D示的裝置安裝實(shí)驗(yàn)器材;
B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到學(xué)生電源輸出電壓為6V的“直流輸出”擋;
C.用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量;
D.先釋放紙帶,然后立刻接通電源,打出一條紙帶;
E.測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離;
F.根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能與增加的動(dòng)能的關(guān)系.
其中沒有必要進(jìn)行的步驟是
 
,操作不當(dāng)?shù)牟襟E是
 

(2)如圖2所示是某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶,選取紙帶上連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,測(cè)出各點(diǎn)之間的距離分別為:x0=62.99cm,x1=7.19cm,x2=7.58cm,x3=7.97cm,x4=8.36cm所用電源的頻率f=50Hz,重鍾的質(zhì)量m=1.00kg,查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2
①重錘由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),重力勢(shì)能的減少量等于
 
,動(dòng)能的增加量等于
 
 (保留三位有效數(shù)字),實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
 

②重錘從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過程中受到的平均阻力約為
 
 N.
分析:(1)解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理,了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng),只有這樣才能明確每步操作的具體含義.
(2)根據(jù)重力做功和重力勢(shì)能的關(guān)系可以求出重力勢(shì)能的減小量;勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度,由此求出C點(diǎn)的速度,進(jìn)一步可以求出重錘動(dòng)能的增加量;利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推理△x=aT2可以求出重錘下落的加速度大小也可以利用機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式求出加速度的大。
解答:解:(1)B:將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“交流輸出”上,故B錯(cuò)誤,操作不當(dāng).
C:因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、
1
2
mv2的大小關(guān)系,故m可約去比較,不需要用天平,故C沒有必要.
D、應(yīng)該先接通電源再釋放紙帶,故D錯(cuò)誤,操作不當(dāng).
故答案為:C,BD.
(2)①重力勢(shì)能的減小量等于重力做功大小,故有:
△EP=mg(x0+x1+x2+x3)=8.40 J
由題意可知,各個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T=
1
f

勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度,由此可以求出D點(diǎn)的速度大小為:
vD=
x3+x4
2T

所以動(dòng)能的增量為:
△EK=
1
2
m
v
2
D
-0=8.33 J
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),重錘下落過程機(jī)械能守恒
②重錘下落時(shí)做勻加速運(yùn)動(dòng),
采用逐差法求解加速度.
x3-x1=2a1T2,
x4-x2=2a2T2,
a=
a1+a2
2
=9.75m/s2
根據(jù)牛頓第二定律得F=mg-f=ma
f=mg-ma=0.05 N
(1)C BD
(2)①8.40 J 8.33 J 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),重錘下落過程機(jī)械能守恒、0.05N
點(diǎn)評(píng):解答實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康,了解具體操作,同時(shí)加強(qiáng)應(yīng)用物理規(guī)律處理實(shí)驗(yàn)問題的能力.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

《測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線》實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,L為額定電流0.2A左右的小燈泡,開關(guān)閉合前,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使它靠近電路中變阻器
 端(填“左”或“右”)的接線柱.如圖2是本實(shí)驗(yàn)的實(shí)物圖,請(qǐng)用連線代替導(dǎo)線按左圖電路進(jìn)行連線.

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科目:高中物理 來源: 題型:

“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行,這時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功記為W.當(dāng)用2條、3條…,完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí),使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致.每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出.
(1)實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力是為了在每次實(shí)驗(yàn)中
D
D

A.小車所受外力的總功為零
B.小車所受外力的總功相同
C.摩擦力對(duì)小車不做功
D.小車所受外力做的總功等于橡皮筋的拉力所做的功
(2)若木板水平放置,小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),當(dāng)小車速度最大時(shí),關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置(視小車為質(zhì)點(diǎn)),下列說法正確的是
B
B

A.橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài)   B.橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)
C.小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處D.小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線
(3)實(shí)驗(yàn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz.某同學(xué)打出的一段紙帶如圖2所示,則小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小為
2.0
2.0
m/s.(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)
(4)實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)分別用1根、2根、…、5根相同橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)得小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度分別為0.52m/s、0.78m/s、0.96m/s、1.08m/s、1.22m/s.請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖3坐標(biāo)紙中畫出W-v的圖線.

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科目:高中物理 來源: 題型:

在探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示:
(1)某同學(xué)在探究小車質(zhì)量不變,小車的加速度與小車所受合力間的關(guān)系時(shí),該同學(xué)平衡小車的摩擦阻力后,為了使小車所受的合力近似等于砝碼的重力,小車的質(zhì)量M和砝碼的質(zhì)量m分別應(yīng)選取下列哪組值最適宜
B
B

A.M=500g,m分別為50g、70g、100g、225g
B.M=500g,m分別為20g、30g、40g、50g
C.M=200g,m分別為50g、75g、100g、225g
D.M=200g,m分別為30g、40g、50g、100g
(2)在某次實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)得到一條打點(diǎn)清晰的紙帶,并且每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(每相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出),如圖2所示,已知每相鄰的2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離為s,且s1=0.95cm,s2=2.88cm,s3=4.80cm,s4=6.71cm,s5=8.64cm,s6=10.57cm,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz.試計(jì)算此紙帶的加速度大小a=
1.92
1.92
m/s2(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
(3)有另外兩位同學(xué)通過測(cè)量,分別作出a-F圖象,如圖3、4中的A、B 線所示,試分析:
①A 線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是
沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足
沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足

②B 線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是:
平衡摩擦力時(shí)木板傾角太大
平衡摩擦力時(shí)木板傾角太大

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?長(zhǎng)寧區(qū)二模)用DIS測(cè)量不規(guī)則固體的密度,實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示.實(shí)驗(yàn)步驟如下:
Ⅰ.將質(zhì)量為9.30×10-3kg的固體放入注射器內(nèi);
Ⅱ.緩慢推動(dòng)活塞至某一位置,記錄活塞所在位置的容積刻度V及對(duì)應(yīng)的氣體壓強(qiáng)P;
Ⅲ.重復(fù)步驟Ⅱ,記錄幾組P、V值;
Ⅳ.處理記錄的數(shù)據(jù),算出固體的密度.
(1)縱坐標(biāo)取V,橫坐標(biāo)取
1
P
,請(qǐng)根據(jù)表格數(shù)據(jù)在方格圖中(圖2)畫出相應(yīng)圖線;
(2)如果圖線與縱坐標(biāo)的截距為b,b表示的物理意義是
固體體積
固體體積
,寫出圖線對(duì)應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式:
v=0.7
1
P
+0.265
v=0.7
1
P
+0.265

(3)該固體的密度為
3.5×103
3.5×103
kg/m3
測(cè)量次數(shù)
物理量
1 2 3 4
P/105Pa 0.77 1.00 1.33 1.82
v/10-5m3 1.20 1.00 0.85 0.65

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科目:高中物理 來源: 題型:

某物理興趣小組利用學(xué)校的數(shù)字實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量小車瞬時(shí)速度的實(shí)驗(yàn).設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示.將長(zhǎng)直木板B支成斜面,小車C的前端固定擋光片P,光電門G固定在木板的側(cè)面A處,讓小車在斜面上的同一位置O由靜止釋放,用光電計(jì)時(shí)器(未畫出)記錄擋光片通過光電門時(shí)擋光的時(shí)間△t.興趣小組共準(zhǔn)備了寬度△x不同的五塊擋光片,分別做了五次實(shí)驗(yàn)(每次實(shí)驗(yàn)時(shí)擋光片的前沿均與小車的前端對(duì)齊),并計(jì)算出各次擋光片通過光電門的平均速度
.
v
.
v
=
△x
△t
).記錄的數(shù)據(jù)如下表所示:
實(shí)驗(yàn)順序 △x(cm) △t(ms)
.
v
(m/s)
1 2 50.5 0.396
2 4 95.0 0.421
3 6 137.5 0.436
4 8 174.5 0.459
5 10 212.0 0.472
完成下列作圖和填空:
(1)根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù),在如圖2給出的坐標(biāo)紙上畫出
.
v
-△t圖線;
(2)由所畫出的
.
v
-△t
圖線,得出小車的加速度大小為
 
m/s2;
(3)由所畫出的
.
v
-△t
圖線,得出小車前端過A處的瞬時(shí)速度大小為
 
m/s.
(以上兩空均保留3位有效數(shù)字)
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