用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中:(g取9.8 m/s2)
(1)运用公式mv2=mgh时对实验条件的要求是________________.为此目的,所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近__________.
(2)若实验中所用重物质量m=1 kg,打点纸带如图所示,打点时间间隔为0.02 s,则记录B点时,重物速度vB=________,重物动能Ek=________;从开始下落起至B点,重物的重力势能减小量是__________,由此可得出的结论是____________________________________.
(3)根据纸带算出各点的速度v,量出下落距离h,则以为纵轴,以h为横轴画出的图象应是图中的 ( )
【解析】:(1)自由下落的物体在第一个0.02 s内,下落距离
h=gt2=2 mm
(2)vB== m/s=0.59 m/s
Ek=mvB2=×1×0.592 J≈0.174 J
ΔEp=mgh=1×9.8×17.9×10-3 J≈0.175 J.
关于验证机械能守恒定律实验,下面列出一些实验步骤:
A.用天平称出重物和夹子质量
B.将重物系在夹子上
C.将纸带穿过打点计时器的限位孔,上端用手提着,下端夹上系住重物的夹子,再把纸带向上拉,让夹子靠近打点计时器,处于静止状态
D.把打点计时器接在学生电源的交流输出端,把输出电压调到6 V(电源不接通)
E.把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上,使两个限位孔在同一竖直面内
F.在纸带上选取两个点,进行测量并记录数据
G.用秒表测出重物下落的时间
H.接通电源,待计时器打点稳定后释放纸带
I.切断电源
J.更换纸带,重新进行两次实验
K.在三条纸带中选出较好的一条
L.进行计算,得出结论,完成实验报告
M.拆下导线,整理器材
对于本实验以上步骤中,不必要的有__________________;正确步骤的合理顺序是______________________(填写代表字母).
【解析】:根据实验原理和操作步骤可知不必要的有A、G;正确步骤的合理顺序是E、D、B、C、H、I、J、K、F、L、M.
.在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,查得当地重力加速度g=9.80 m/s2,测得所用的重物的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图实-4-9所示),把第一个点记作O,另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点.经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量等于________ J,动能的增加量等于________J(取三位有效数字).
【解析】:根据测量数据,重物从O点运动到C点下落的高度h=0.7776 m,故重力势能减
少量
ΔEp=mgh=1.00×9.80×0.7776 J=7.62 J
重物动能的增加量ΔEk=mvC2-mv02
根据实验情况,重物在O点的速度v0=0,C点的速度vC等于重物从B点到D点这一
段时间Δt=2× s内的平均速度.由实验数据可得
vC== m/s=3.8875 m/s
重物的动能增加量
ΔEk=mvC2=×1.00×3.88752 J=7.56 J.
下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中,正确的是 ( )
A.重物质量的称量不准会造成较大误差
B.重物质量选用得大些,有利于减小误差
C.重物质量选用得较小些,有利于减小误差
D.纸带下落和打点不同步会造成较大误差
【解析】:从需要验证的关系式ghn=看,与质量无关,A错误.当重物质量大一些时,空气阻力可以忽略,B正确,C错误.纸带先下落而后打点,此时,纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大,用此纸带进行数据处理,其结果是重物在打第一个点时就有了初动能,因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大,D正确.
(15分)如图15所示,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与
水平面成45°角的绝缘直杆AC,其下端(C端)距地面高度h=0.8
m.有一质量为500 g的带电小环套在直杆上,正以某一速度沿杆
匀速下滑,小环离开杆后正好通过C端的正下方P点.(g取10
m/s2)求: 图15
(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向;
(2)小环在直杆上匀速运动时速度的大小;
(3)小环运动到P点的动能.
(14分)半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有一质量为m、带正电的珠子,空间存在水平向右的匀强电场,如图14所示.珠子所受静电力是其重力的倍,将珠子从环上最低位置A点由静止释放,求:
(1)珠子所能获得的最大动能是多少?
(2)珠子对圆环的最大压力是多少? 图14