如图甲为研究“转动动能与角速度关系”的实验装置示意图,现有的器材为:固定在竖直平面内的转盘(转轴水平)、带铁夹的铁架台、电磁打点计时器(接交流电的频率为50 Hz)、纸带、重锤、游标卡尺、天平.回答下列问题 :
(1)如图乙所示,用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径d为________ cm;
(2)将悬挂铁锤的纸带穿过打点计时器后,绕在转盘边缘上,纸带一端固定在转盘上,使得转盘与纸带不打滑,设纸带厚度不计,接通电源,释放重锤,打点计时器打出的纸带如图丙所示,O、A、B、C…各点为连续打出的点迹,则由图丙中数据可得,打下点迹D时,圆盘转动的角速度为ωD=____________ rad/s(保留三位有效数字);
(3)下表为各点对应的转动动能Ek和角速度ω值,请你猜想转动动能Ek和角速度ω满足的关系式为Ek=____________(须填写定量表达式).
计数点 | A | B | C | … | E |
转动动能Ek(J) | 0.001 0 | 0.003 9 | 0.008 9 | … | 0.024 |
角速度ω(rad/s) | 4.0 | 7.9 | 11.9 | … | 19.7 |
某同学想测出济南当地的重力加速度g,并验证机械能守恒定律.为了减小误差,他设计了一个实验如下:将一根长直铝棒用细线悬挂在空中(如图甲所示),在靠近铝棒下端的一侧固定电动机M,使电动机转轴处于竖直方向,在转轴上水平固定一支特制笔N,借助转动时的现象,将墨汁甩出形成一条细线.调整笔的位置,使墨汁在棒上能清晰地留下墨线.启动电动机待转速稳定后,用火烧断悬线,让铝棒自由下落,笔在铝棒上相应位置留下墨线.图乙是实验时在铝棒上所留下的墨线,将某条合适的墨线A作为起始线,此后每隔4条墨线取一条计数墨线,分别记作B、C、D、E.将最小刻度为毫米的刻度尺的零刻度线对准A,此时B、C、D、E对应的刻度依次为14.68 cm、39.15 cm、73.41 cm、117.46 cm.已知电动机的转速为3 000 r/min.求:
(1)相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为____________s.
(2)由实验测得济南当地的重力加速度为__________m/s2.(结果保留三位有效数字)
(3)该同学计算出画各条墨线时的速度v,以为纵轴,以各条墨线到墨线A的距离h为横轴,描点连线,得出了如图丙所示的图象,在误差允许的范围内据此图象能验证机械能守恒定律,但图线不过原点的原因是_________________________________.
小华同学在做“研究小车匀变速直线运动”的实验过程中,所使用的交流电源频率为50Hz,取下做匀加速直线运动的小车带动的一段纸带进行研究,如图所示.O点为记数点的起点,相邻两记数点间还有四个计时点(图中未画出),请回答下面的问题:
(1)他因粗心而忘记测量第1个记数点与起始O点间的距离,请跟据纸带的数据特点推理出S1的长度,S1= cm.
(2)当打第3个记数点时小车的瞬时速度v3= m/s,小车运动的加速度a= m/s2(计算结果保留两位有效数字).
一平直的传送带以速率v=2 m/s匀速运行,在A处把物体轻轻地放到传送带上,经过时间t=6 s,物体到达B处,AB相距L=10 m.则:
(1)物体在传送带上匀加速运动的时间是多少?
(2)物体与传送带之间的动摩擦因数为多少?
(3)若物体是煤块,求物体在传送带上的划痕.
一小球竖直向上抛出,先后经过抛出点的上方h=5m处的时间间隔△t=2s,则小球的初速度v0为多少?小球从抛出到返回原处所经历的时间是多少?
一辆货车以8m/s的速度在平直铁路上运行,由于调度失误,在后面600m处有一辆客车以72km/h的速度向它靠近.客车司机发觉后立即合上制动器,但客车要滑行2000m才能停止.求:
(1)客车滑行的加速度大小为多少?
(2)计算后判断两车是否会相撞.