某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。桌面离地面的高度为H,将钢球从轨道的不同高度h处静止释放,钢球的落点距轨道末端的水平距离为s。
(1)关于该实验,下列说法中正确的是______。
A.该装置中轨道必须尽可能光滑
B.该装置中轨道末端必须水平
C.该实验中必须测量钢球的质量
D.该实验中钢球也可换成密度很小的塑料球
(2)该实验验证钢球在下列哪段运动过程中的机械能守恒?________
A.在轨道上运动阶段 B.平抛运动阶段 C.从释放到着地的整个运动阶段
(3)若轨道完全光滑,s2与h的理论关系应满足s2=_______(用H、h表示)。
(4)实际测得的s2总是比(3)中理论值_______。(填“大”或“小”)
(5)写出一条造成(4)中差异的原因:________________________。
(1)AB (4分)(2)A (2分)(3)4Hh (4分)(4)小 (2分)(5)轨道对小球的摩擦力做功,空气阻力对小球做功,钢球转动动能不能忽略等(2分)
解析试题分项:(1)实验时如果轨道不光滑,则小球和轨道之间的摩擦力做功计算难,不容易验证机械能守恒定律,故该装置中轨道必须尽可能光滑;在验证小球在在轨道上运动阶段机械能守恒定律的过程中,只要计算出重力势能的减少量和动能的增计量,由即可验证,实际上只要,就验证了机械能守恒,所以无需测量钢球的质量;为了测量小钢球在轨道末端的速度v,要使小钢球离开轨道做平抛运动,故该装置中轨道末端必须水平;该实验中如果换成密度很小的塑料球,小球在离开轨道后受到空气阻力较大,不再做平抛运动,所以无法测量小球在轨道末端的速度v,因此钢球不能换成密度很小的塑料球;(2)在平抛运动阶段,小钢球只受重力,故机械能守恒,本实验只需验证小钢球在轨道上运动阶段机械能是否守恒;(3)小钢球在光滑轨道下滑到轨道末端,;小钢球离开轨道后做平抛运动,据平抛运动规律,可知小钢球平抛运动的水平速度,代入上式解得;(4)由于轨道对小球的摩擦力做功,空气阻力对小球做功,钢球转动动能不能忽略等,实际测得的s2总是比(3)中理论值小。
考点:本实验考查了实验原理的迁移。
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小刚同学用如图实验装置研究“机械能守恒定律”。他进行如下操作并测出如下数值。
①用天平测定小球的质量为0.50kg;
②用游标卡尺测出小球的直径为10.0mm;
③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82.05cm;
④电磁铁先通电,让小球吸在开始端;
⑤电磁铁断电时,小球自由下落;
⑥在小球经过光电门时间内,计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10-3s,由此可算得小球经过光电门的速度;
⑦计算得出小球重力势能减小量△Ep= J,小球的动能变化量△Ek= J。(g取9.8m/s2,结果保留三位有效数字),从实验结果中发现△Ep __ _△Ek(填“稍大于”、“稍小于”或“等于”),试分析可能的原因 。
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用电流表和电压表测一个电阻值约为25 kΩ、额定功率为W的电阻Rx的阻值,备用器材有:
①量程0~100 μA,内阻约为500 Ω的电流表A1
②量程0~500 μA,内阻约为300 Ω的电流表A2
③量程0~1 V,内阻约为10 kΩ的电压表V1
④量程0~15 V,内阻约为100 kΩ的电压表V2
⑤量程0~50 V,内阻约为500 kΩ的电压表V3
⑥直流稳压电源,两端的输出电压为16 V
⑦滑动变阻器,阻值范围0~500 Ω,允许最大电流1 A
⑧待测电阻Rx,开关和导线若干
(1)为了测量准确,电压表应选________,电流表应选________(填写仪器前的序号).
(2)在如图所示的方框内画出实验电路图.
若测量值为R测,真实值为R真,那么在操作、读数、计算均正确无误的情况下,R测___R真(选填“大于”、“等于”或“小于”).
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在测定匀变速直线运动加速度的实验中,选定一条纸带如图所示,已知交变电流的频率f=50Hz。从0点开始,每5个点取一个计数点,其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得:x1=1.85cm,x2=3.04cm,x3=4.25cm,x4=5.48cm,x5=6.68cm,x6=7.90cm。
(1)在计时器打出计数点4时,小车的速度v4= cm/s(结果保留3位有效数字)。
(2)加速度a = m/s2。(结果保留3位有效数字)。
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如下图所示,某同学用图甲所示的装置进行“探究功与物体速度变化的关系”实验,得到图乙所示的纸带;在本实验中是通过____________来改变拉力做功的数值(选填“改变橡皮筋的条数”或“改变橡皮筋的长度”),通过测量________两点间的距离计算小车获得的速度(选填“A、B”或B、C”).本实验是否需要平衡木板的摩擦力?答:_________(选填“是”或“否”)
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如图所示为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略不计)“验证机械能守恒定律”的实验装置,完成以下填空。
实验步骤如下:
(1)将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1m,将导轨调至水平;
(2)测出挡光条的宽度L和两光电门中心之间的距离s;
(3)将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2;
(4)读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间Δt1和Δt2;
(5)用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m;
(6)滑块通过光电门1和光电门2时,可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1= 和Ek2= ;
(7)在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统重力势能的减少ΔEp= ;(重力加速度为g)
(8)如果满足关系式 ,则可认为验证了机械能守恒定律。
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橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比,即F=kx,k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关,理论与实际都表明,其中Y是一个由材料决定的常数,材料力学上称之为杨氏模量。
(1)在国际单位中,杨氏模量Y的单位应该是______。
A.N | B.m | C.N/m | D.Pa |
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某学习小组探究“功与物体速度变化的关系”的实验装置如图所示。图中小车在一条橡皮筋作用下弹出沿木板滑行,橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都完全相同。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带求出。通过实验数据分析可以得出“功与物体速度变化的关系”。
①实验操作中需平衡小车受到的摩擦力,其最根本的目的是______。
A.防止小车不能被橡皮筋拉动
B.便于小车获得较大的弹射速度
C.防止纸带上点迹不清晰
D.保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功
②关于橡皮筋做功,下列说法正确的是______。
A.橡皮筋做功的具体值可以直接测量
B.橡皮筋在小车运动的全程中始终做功
C.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加
D.若橡皮筋伸长量变为原来的2倍,则橡皮筋做功也增加为原来的2倍
③如图是某同学在正确实验操作过程中得到的一条纸带,O、A、B、C、D、E、F为选取的计数点,相邻的两个计数点间还有一个点没有画出,各计数点到O点的距离分别为1.87cm、4.79cm、8.89cm、16.91cm、25.83cm、34.75cm,若打点计时器的打点频率为50Hz,则由该纸带可知本次实验中橡皮筋做功结束时小车的速度是______m/s。
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(6分)某探究学习小组验证动能定理的实验装置如图甲所示.
(1) 实验时首先要平衡摩擦力:取下沙桶,把木板不带滑轮的一端垫高,轻推小车,让小车________(选填“拖着”或“不拖着”)纸带运动.
(2)打点计时器使用频率为50 Hz的交流电,记录小车运动的纸带如图乙所示.在纸带上相邻两计数点之间还有四个点未画出.本实验需根据此纸带计算_________(选填“速度”、“加速度”)的值,其中小车通过计数点“B”时,该值=___________(计算结果保留两位有效数字).
(3)若实验室没有沙桶只有钩码,每个钩码质量m=50g,小车总质量M=200g,用该实验装置验证动能定理,则需验证重力对钩码所做的功是否等于____________(选填“小车”或“小车和钩码”)动能的增量.
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