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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...

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________ 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,OABC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

 

 

 

(1)5.030 (2)15.9 (3)6.25×10-5J 【解析】
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考点分析:
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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BCDE.将最小刻度为毫米的刻度尺的零刻度线对准A,此时BCDE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_________________________________

 

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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).

 

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(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.

 

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