实验七 验证机械能守恒定律 1.(1)AB (2)1.75 1.72 (3)D (4)19.6 [解析] (1)打点计时器工作需要使用交流电源,需要使用刻度尺测量计时点间距离,故A、B正确;实验要验证mgh=mv2,因重锤质量被约去,可以直接验证gh=v2,重锤质量可以不用测量,天平不是必需的器材,故C错误;打点计时器就是计时仪器,不需要停表,故D错误. (2)当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了ΔEp=mghOB=1×9.8×17.86×10-2 J=1.75 J;相邻两个计数点间的时间间隔T=0.04 s,打到B点时速度v== m/s=1.855 m/s,此时重锤的动能比开始下落时增加了ΔEk=mv2=1.72 J. (3)空气对重锤阻力和打点计时器对纸带的阻力,会导致重力势能部分转化为内能,则重力势能的减小量会略大于动能的增加量,故A错误;验证机械能守恒,即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等,重锤质量大小会影响空气阻力的大小,不会使得重力势能的减少量小于动能的增加量,故B错误;若交流电的频率小于50 Hz,由于速度值仍按频率为50 Hz计算,频率的计算值比实际值偏大,周期值偏小,算得的速度值偏大,动能值也就偏大,则可能出现重锤重力势能的减少量小于动能的增加量,同理,交流电源的频率大于50 Hz,则频率的计算值比实际值偏小,周期值偏大,算得的速度值偏小,动能值也就偏小,则可能出现重力势能的减小量会略大于动能的增加量,故C错误,D正确. (4)实验要验证mgh=mv2,整理可得v2=2gh,则k=2g=19.6 m/s2. 2.(1)0.02 (2)A (3)摩擦力和空气阻力 (4)2g [解析] (1)若电动机的转速为3000 r/min,则有T= s=0.02 s. (2)先打开电源使电动机转动,待电动机转速稳定后再烧断细线使钢柱自由下落,这样会在钢柱上画出较多的痕迹,即会在钢柱上得到更多的数据,减小实验误差,A正确;先烧断细线使钢柱自由下落,后打开电源使电动机转动,由于钢柱下落较快,会使钢柱上画出很少的痕迹,即钢柱上会得到很少的数据,产生较大实验误差,B错误. (3)本实验中主要系统误差是:软笔尖在钢柱表面画痕迹时有摩擦力产生和空气阻力作用. (4)在钢柱的下落过程中,若有mv2=mgh,可得v2=2gh,可知v2-h图像接近一条倾斜的直线,若该直线的斜率近似等于2g,则可认为钢柱下落过程中机械能守恒. 3.(1)9.30 (2) (3) [解析] (1)根据游标卡尺的读数规则可得d=9 mm+6×0.05 mm=9.30 mm. (2)测得遮光条通过光电门的遮光时间为Δt,利用该段时间内的平均速度代替瞬时速度可得v=. (3)A和B速度大小相等,若机械能守恒可得mAgh=v2+mBgh,即v2=h,故可得k=. 4.(1)③60.00 (2)① ②(M+m)()2 (M+m)()2 ③mgs (3)Ek2-Ek1 [解析] (1)③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离为s=80.30 cm-20.30 cm=60.00 cm. (2)①由于挡光条宽度很小,所以可认为滑块经过光电门的速度等于挡光过程的平均速度,则滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1=,v2=. ②当滑块通过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1=(M+m)=(M+m)()2,Ek2=(M+m)=(M+m),③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少量为ΔEp=mgs. (3)在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统动能增加量为ΔEk=Ek2-Ek1,则如果ΔEp=ΔEk=Ek2-Ek1,则可认为验证了机械能守恒定律. 5.(1)不需要 (2)B (3)x (4)小铁块的飞离速度小于重锤中心在最低点的速度 [解析] (1)在验证机械能守恒时,验证重力势能减小量ΔEp=mgh和重锤的动能增加量ΔEk=mv2是否相等,左右两侧的质量可约去,不需要测量重锤的质量. (2)测量重锤的下降高度时,测量重锤中心到悬点O的距离L和释放时轻绳与竖直方向的夹角θ,重锤下降高度为h=L(1-cos θ),但θ角不容易测量,测量精确度不高,故A不是最佳方案;测量重锤中心在释放位置的高度h1和在最低点时的高度h2,重锤下降高度h=h1-h2,高度容易测量,该测 ... ...
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