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16.圖甲所示為驗證機械能守恒定律的實驗裝置,某同學完成了一系列實驗操作后,得到了如圖乙所示的一條紙帶.現(xiàn)選取紙帶上某清晰的點標為0,然后每兩個計時點取一個計數(shù)點,分別標記為1、2、3、4、5、6,用刻度尺量出計數(shù)點l、2、3、4、5、6與0點的距離分別為h1、h2、h3、h4、h5、h6.(重力加速度為g)
(1)已知打點計時器的打點周期為T,可求出打各個計數(shù)點時對應的速度分別為v1、v2、v3、v4、v5,其中v5的計算式v5=$\frac{{h}_{6}-{h}_{4}}{4T}$.

(2)若重錘的質量為m,取打點0時重錘所在水平面為參考平面,分別算出打各個計數(shù)點時對應重錘的勢能Epi和動能Eki,則打計數(shù)點3時對應重錘的勢能Ep3=-mgh3 (用題中所給物理量的符號表示);接著在E-h坐標系中描點作出如圖丙所示的Ek-h和Ep-h圖線,求得Ep-h圖線斜率的絕對值為k1,Ek-h圖線的斜率為k2,則在誤差允許的范圍內,k1=k2(填“>”、“<”或“=”)時重錘的機械能守恒.
(3)關于上述實驗,下列說法中正確的是BD
A.實驗中可用干電池作為電源
B.為了減小阻力的影響,重錘的密度和質量應該適當大些
C.實驗時應先釋放紙帶后接通電源
D.圖丙Ek-h圖線縱軸上的截距表示重錘經過參考平面時的動能
(4)無論如何改進實驗方法和措施,總有重力勢能的改變量大于動能的改變量,原因是:重錘下落過程中紙帶和重錘受到阻力作用.

分析 (1)根據(jù)某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出計數(shù)點5的瞬時速度.
(2)根據(jù)下降的高度求出打計數(shù)點3時對于的重力勢能.再由動能與重力勢能相互轉化,則機械能守恒可知,兩圖線的斜率相等即可.
(3、4)根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟,以及確定誤差的來源.

解答 解:(1)計數(shù)點5的瞬時速度等于4、6兩點間的平均速度,則${v}_{5}=\frac{{h}_{6}-{h}_{4}}{4T}$.
(2)打計數(shù)點3時對應重錘的勢能Ep3=-mgh3,根據(jù)圖象可知,每一段對應的重力勢能減小量和動能增加量相等,那么機械能守恒,即圖線的斜率相同,才能滿足條件,因此k1=k2
(3)A.實驗中打點計時器,使用的是交流電源,不可用干電池作為電源,故A錯誤;
B.為了減小阻力的影響,重錘的密度和質量應該適當大些,故B正確;
C.實驗時應先接通電源,再釋放紙帶,故C錯誤.
D.圖丙Ek-h圖線縱軸上的截距表示重錘經過參考平面時的初動能,故D正確.
故選:BD.
(4)無論如何改進實驗方法和措施,總有重力勢能的改變量大于動能的改變量,原因是重錘下落過程中紙帶和重錘受到阻力作用.
故答案為:(1)$\frac{{h}_{6}-{h}_{4}}{4T}$,(2)-mgh3,=;(3)BD;(4)重錘下落過程中紙帶和重錘受到阻力作用.

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理,驗證重力勢能的減小量與動能的增加量是否相等.以及知道通過求某段時間內的平均速度表示瞬時速度,注意兩圖象的斜率絕對值相等,是驗證機械能是否守恒的條件.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

6.某同學在“研究勻變速直線運動”的實驗中,設計的實驗裝置如圖1所示,其實驗步驟如下:
①把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上,并使滑輪伸出桌面.
②把電磁打點計時器固定在長木板上遠離滑輪的一端,接入6V(選填“220V”或“6V”)的交流(選填“直流”或“交流”)電.
③把紙帶穿過打點計時器,并把它的一端固定在小車后面.把一條細繩拴在小車上,使細繩跨過滑輪,下邊掛上合適的鉤碼,釋放手后,小車能在長木板上平穩(wěn)的加速滑行一段距離.
④先接通電源,后放開小車.(選填“先放開小車,后接通電源”或“先接通電源,后放開小車”),讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打出一系列的點,立即關閉電源,取下紙帶.
⑤換紙帶重復步驟④,選擇一條最滿意的紙帶如圖2所示,取其中一段并取5個點為一個計數(shù)點測量間距,分別記為x1、x2、x3…x6

(1)補充完成上述步驟.
(2)如果打點計時器所用交流電的周期為T0=0.02s,則相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為T=0.1s.
(3)打點計時器打下A、B、C三個點時,小車的瞬時速度分別是vA=$\frac{2{x}_{1}+{x}_{2}-{x}_{3}}{2T}$、vB=$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2T}$、vC=$\frac{{x}_{2}+{x}_{3}}{2T}$. (用字母表示)
(4)由紙帶上的數(shù)據(jù)可知,小車的加速度為a=$\frac{{(x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6})-({x}_{1}+{x}_{2}+{x}_{3})}{9{T}^{2}}$(用字母表示).

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.孔明燈又叫天燈,中國很多地方有放孔明燈的習俗.如圖所示某質量為m的孔明燈升空后與豎直方向夾角為θ斜向上勻速運動,則此孔明燈所受空氣的作用力大小是( 。
A.mgB.mg tan θC.$\frac{mg}{cos\;θ}$D.$\frac{mg}{sin\;θ}$

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

4.如圖所示,質量為 M=4.0kg 物體 C 放在水平面上,其上有光滑的四分之一圓弧軌道,軌道半徑 R=0.3m,軌道下端與水平面相切.質量為 mA=2.0kg 的小滑塊 A 從與圓心等高處由靜止釋放,滑動到 Q 處與質量為 mB=4.0kg、處于靜止狀態(tài)的小滑塊 B 發(fā)生彈性碰撞.已知水平面上 Q 點左側光滑,Q 點右側粗糙,且與小滑塊 A、B 的動摩擦因數(shù)均為μ=0.1,小滑塊均可視為質點,取 g=10m/s2.求:

①滑塊 A 剛滑到水平面上時,C 物體的位移大;
②滑塊 A 剛滑到水平面上時的速率;
③AB碰撞后,當B停下來時,AB之間的距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.下列關于磁感應強度的說法正確的是( 。
A.一段通電導線在磁場中某處受的力大,該處的磁感應強度就大,受的力小,該處的磁感強度就小
B.通電導線在磁場中某處不受力,該處的磁感應強度一定為零
C.無論如何只要磁通量大,則磁感應強度大,磁通量為零,則磁感應強度一定為零
D.磁感應強度在數(shù)值上等于1 m2的面積上穿過的最大磁通量

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.甲乙兩條銅導線橫截面積之比4:1,長度之比為1:4,則其電阻之比R:R為( 。
A.1:1B.16:1C.1:16D.1:64

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

8.如圖為打點計時器記錄一輛玩具小車做勻加速直線運動所獲得的一條打點紙帶,A、B、C為打點計時器在記錄紙帶所選取的3個計數(shù)點,且相鄰兩個計數(shù)點間還有3個計時點沒有標出,已知實驗中選用了特殊電源,小車運動的加速度a=3.5m/s2,并測的x1=4.25m,x2=7.75m.請回答下列問題:
(1)打點計時器打點的頻率f=4Hz.
(2)打點計時器打下B點時,小車的速度大小v=12m/s.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

5.回答下列有關實驗的問題:
(1)在用“圖象法”處理實驗數(shù)據(jù)時,為了減少誤差D
A.應使縱、橫坐標每單位長度表示的數(shù)值大一些
B.應使縱、橫坐標每單位長度表示的數(shù)值小一些
C.為使圖線通過每個實驗數(shù)據(jù)點,應使圖線畫成折線
D.應使圖線畫成直線或光滑曲線,讓實驗數(shù)據(jù)點大致均勻分布在圖線附近,對于個別離線較遠的點可以舍去
(2)某同學要進行探究勻變速直線運動實驗,請在下面列出的實驗器材中,選出本實驗中不需要的器材填在橫線上(填編號):②④⑦
①打點計時器
②天平
③低壓交流電源
④低壓直流電源
⑤細繩和紙帶
⑥鉤碼和小車
⑦秒表   
⑧一端有滑輪的長木板   
⑨刻度尺
(3)如圖是究勻變速直線運動實驗中獲取的一條紙帶的一部分,0、1、2、3、4、5、6是計數(shù)點,每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點(圖中未標出),計數(shù)點間的距離如圖乙所示.根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算打第4個計數(shù)點時滑塊的速度v4=0.314m/s,滑塊的加速度a=0.496m/s2.(保留三位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.某個物體帶電量不可能是( 。
A.1.6×10-19CB.3.2×10-20CC.4.8×10-19CD.1.6×10-6C

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