(9分)(2011?海南)現(xiàn)要通過實驗驗證機械能守恒定律.實驗裝置如圖1所示:水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌;導(dǎo)軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊,其總質(zhì)量為M,左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連;遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直;導(dǎo)軌上B點有一光電門,可以測試遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t,用d表示A點到導(dǎo)軌低端C點的距離,h表示A與C的高度差,b表示遮光片的寬度,s表示A,B 兩點的距離,將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點時的瞬時速度.用g表示重力加速度.完成下列填空和作圖;
(1)若將滑塊自A點由靜止釋放,則在滑塊從A運動至B的過程中,滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢能的減小量可表示為          .動能的增加量可表示為          .若在運動過程中機械能守恒,與s的關(guān)系式為          
(2)多次改變光電門的位置,每次均令滑塊自同一點(A點)下滑,測量相應(yīng)的s與t值,結(jié)果如下表所示:

 
1
2
3
4
5
s(m)
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
t(ms)
8.22
7.17
6.44
5.85
5.43
(×104s﹣2
1.48
1.95
2.41
2.92
3.39
以s為橫坐標(biāo),為縱坐標(biāo),在答題卡上對應(yīng)圖2位置的坐標(biāo)紙中描出第1和第5個數(shù)據(jù)點;根據(jù)5個數(shù)據(jù)點作直線,求得該直線的斜率k=          ×104m﹣1.?s﹣2(保留3位有效數(shù)字).

由測得的h、d、b、M和m數(shù)值可以計算出直線的斜率ko,將k和ko進行比較,若其差值在試驗允許的范圍內(nèi),則可認為此試驗驗證了機械能守恒定律.

(1)Mg﹣mgs,;
(2)如圖,2.40

解析試題分析:這是一個根據(jù)書本上驗證機械能守恒定律的實驗改裝后的題目.
這題的關(guān)鍵在于研究對象不是單個物體而是滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng).
對于系統(tǒng)的重力勢能變化量要考慮系統(tǒng)內(nèi)每一個物體的重力勢能變化量.動能也是一樣.
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b很小,所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度.
根據(jù)變量的數(shù)據(jù)作出圖象,結(jié)合數(shù)學(xué)知識求出斜率.
解:(1)滑塊、遮光片下降重力勢能減小,砝碼上升重力勢能增大.
所以滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢能的減小量△EP=Mg﹣mgs
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b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=
根據(jù)動能的定義式得出:
△Ek=(m+M)vB2=
若在運動過程中機械能守恒,△Ek=△EP
與s的關(guān)系式為
(2)見圖
運用數(shù)學(xué)知識求得斜率k==2.40×104m﹣1?s﹣2
由測得的h、d、b、M和m數(shù)值可以計算出直線的斜率ko=
比較k與ko,若其差值在試驗允許的范圍內(nèi),則可認為此試驗驗證了機械能守恒定律.
故答案為:(1)Mg﹣mgs,,;
(2)如圖,2.40

點評:這個實驗對于我們可能是一個新的實驗,但該實驗的原理都是我們學(xué)過的物理規(guī)律.
做任何實驗問題還是要從最基本的物理規(guī)律入手去解決.對于系統(tǒng)問題處理時我們要清楚系統(tǒng)內(nèi)部各個物體能的變化.
求斜率時要注意單位和有效數(shù)字的保留.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

某同學(xué)在做“用單擺測定重力加速度”的實驗.
(1)測擺長時測量結(jié)果如圖所示(單擺的另一端與刻度尺的零刻線對齊),擺長為_ ___cm;然后用秒表記錄了單擺完成50次全振動所用的時間為100s.則用單擺測重力加速度得公式為      (用l,g,T表示);測得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?u>       m/s2(保留三位有效數(shù)字)

(2)如果他測得的g值偏小,可能的原因是( )
A.擺單擺球質(zhì)量太大
B.擺線上端未牢固地系于懸點,振動中出現(xiàn)了松動,使擺線長度增加了

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

某研究小組設(shè)計了一種“用一把尺子測定動摩擦因數(shù)”的實驗方案;如圖所示,A是可固定于水平桌面上任意位置的滑槽(滑槽末端與桌面相切),B是質(zhì)量為m的滑塊(可視為質(zhì)點)。
第一次實驗,如圖(a)所示,將滑槽末端與桌面右端M對齊并固定,讓滑塊從滑槽最高點由靜止滑下,最終落在水平地面上的P點,測出滑槽最高點距離桌面的高度h、M距離地面的高度H、M與P間的水平距離x1;

第二次實驗,如圖(b)所示,將滑槽沿桌面向左移動一段距離并固定,讓滑塊B再次從滑槽最高點由靜止滑下,最終落在水平地面上的P′點,測出滑槽末端與桌面右端M的距離L、M與P′ 間的水平距離x2。
(1)在第二次實驗中,滑塊在滑槽末端時的速度大小為_____________。(用實驗中所測物理量的符號表示,已知重力加速度為g)。
(2)(多選)通過上述測量和進一步的計算,可求出滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ,下列能引起實驗誤差的是(     )

A.h的測量 B.H的測量 C.L的測量 D.x2的測量 
(3)若實驗中測得h=15cm、H=25cm、x1=30cm、L=10cm、x2=20cm,則滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ=_________。

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

(6分)實驗小組利用光電計時器驗證物塊沿斜面下滑過程中機械能守恒,裝置如圖甲.讓小物塊從斜面頂端滑下,若測得小物塊通過A、B光電門時的速度為v1和v2,AB之間的距離為L,斜面的傾角為α,重力加速度為g.

①圖乙表示用螺旋測微器測量物塊上遮光板的寬度l,由此讀出l=________mm.
②若實驗數(shù)據(jù)滿足關(guān)系式              則驗證了物塊沿斜面下滑過程機械能守恒.
③本實驗的誤差主要來源于斜面對物塊的             而造成物塊機械能的損失.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

(6分)在一次課外活動中,某同學(xué)用圖甲所示裝置測量放在水平光滑桌面上鐵塊A與金屬板B間的動摩擦因數(shù)。已知鐵塊A的質(zhì)量mA="0.5" kg,金屬板B的質(zhì)量mB="1" kg。用水平力F向左拉金屬板B,使其一直向左運動,穩(wěn)定后彈簧秤示數(shù)的放大情況如圖甲所示,則A、B間的摩擦力Ff=______N,A、B間的動摩擦因數(shù)μ=       。(g取10 m/s2)。該同學(xué)還將紙帶連接在金屬板B的后面,通過打點計時器連續(xù)打下一系列的點,測量結(jié)果如圖乙所示,圖中各計數(shù)點間的時間間隔為0.1 s,可求得拉金屬板的水平力F=        N

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

(10 分)某同學(xué)設(shè)計了如圖丁所示的電路測量一個量程為 3V 的電壓表的內(nèi)電阻(幾千歐) ,實驗室提供直流電的電動勢為 6V,內(nèi)阻忽略不計;

①請完成圖戊的實物連接;
②在該實驗中,認為當(dāng)變阻器的滑片 P不動時,無論電阻箱的阻值如何增減,aP兩點間的電壓保持不變;請從下列滑動變阻器中選擇最恰當(dāng)?shù)氖牵篲_______;
A.變阻器 A(0-2000Ω,0.1A) B.變阻器 B(0-20Ω,1A) C.變阻器 C(0-50Ω,1A)
③連接好線路后,先將變阻器滑片 P調(diào)到最____端,并將電阻箱阻值調(diào)到_____(填“0”或“最大” ),然后閉合電鍵 S,調(diào)節(jié) P,使電壓表滿偏,此后滑片 P保持不動;
④調(diào)節(jié)變阻箱的阻值,記錄電壓表的讀數(shù);最后將電壓表讀數(shù)的倒數(shù)U-1與電阻箱讀數(shù) R描點,并畫出圖已所示的圖線,由圖象得,待測電壓表的內(nèi)阻值為_______Ω。(保留兩位有效數(shù)字)          

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

研究性學(xué)習(xí)小組為“研究勻變速直線運動的規(guī)律”和“測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取,采用了如圖1所示的裝置,其中m1=50g、m2=150g,開始時保持裝置靜止,然后釋放物塊m2,m2可以帶動m1拖著紙帶打出一系列的點,只要對紙帶上的點進行測量,即可研究勻變速直線運動。某次實驗打出的紙帶如圖2所示,0是打下的第一個點,兩相鄰點間還有4個點沒有標(biāo)出,交流電頻率為50Hz。

(1)系統(tǒng)的加速度大小為________m/s2,在打點0~5的過程中,系統(tǒng)動能的增量ΔEk=________J。
(2)忽略一切阻力的情況下,某同學(xué)作出的— h圖象如圖3所示,則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=______m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

甲乙兩同學(xué)做測定木板與鐵塊之間的動摩擦因數(shù)的實驗時,設(shè)計了甲乙兩種方案:

方案甲:木板固定,用彈簧秤拉動鐵塊,如圖甲所示;
方案乙:鐵塊通過彈簧秤與墻連接,用手拉動木板,如圖乙所示。
實驗器材有:彈簧秤、木板、質(zhì)量為400g的鐵塊、細線、質(zhì)量為200g的配重若干。(
(1)上述兩種方案你認為更合理的方案是     (填“甲”或“乙”)
(2)某同學(xué)在鐵塊上加上配重,改變鐵塊對木板的正壓力,記錄了實驗數(shù)據(jù)如下表所示:

實驗次數(shù)
1
2
3
4
5
配重(個數(shù))
0
1
2
3
4
彈簧秤讀數(shù)/N
1.00
1.50
2.00
2.20
3.00

請根據(jù)上述數(shù)據(jù)畫出鐵塊所受摩擦力Ff和壓力FN的關(guān)系圖象;由圖象可求出木板和鐵塊間動摩擦因數(shù)是        。

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

在“用單分子油膜估測分子大小”實驗中
(1)某同學(xué)操作步驟如下:
①取一定量的無水酒精和油酸,制成一定濃度的油酸酒精溶液;
②在量筒中滴入一滴該溶液,測出它的體積;
③在蒸發(fā)皿內(nèi)盛一定量的水,再滴入一滴該油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定;
④在蒸發(fā)皿上覆蓋透明玻璃,描出油膜形狀,用透明方格紙測量油膜的面積。
改正步聚中的兩處錯誤或遺漏:         和             
(2)正確操作后,一滴油酸在水面展開穩(wěn)定后形成的純油膜的形狀如圖9所示.若每一個小方格的邊長為10 mm,油酸膜的面積為       m2
(3) 若每一滴液體的純油酸體積用V表示,展開的油膜面積用S表示,則估算油酸分子直徑的表達式d=_______。

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同步練習(xí)冊答案