7.如圖1所示,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上,用重物帶動(dòng)紙帶從靜止開(kāi)始自由下落,利用此裝置可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.
①已準(zhǔn)備的器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物,此外還需要的器材是D(填字母代號(hào)).
A.直流電源、天平及砝碼    B.直流電源、毫米刻度尺
C.交流電源、天平及砝碼    D.交流電源、毫米刻度尺
②實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h.某同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案,這些方案中合理的是:D.
A.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,由打點(diǎn)間隔數(shù)算出下落時(shí)間t,通過(guò)v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v
B.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,并通過(guò)$v=\sqrt{2gh}$計(jì)算出瞬時(shí)速度v
C.根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,測(cè)算出瞬時(shí)速度v,并通過(guò)$h=\frac{v^2}{2g}$計(jì)算得出高度h

D.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,測(cè)算出瞬時(shí)速度v
③安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶,如圖2所示.圖中O點(diǎn)為打點(diǎn)起始點(diǎn),且速度為零.選取紙帶上打出的連續(xù)點(diǎn)A、B、C、…作為計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)出其中E、F、G點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離分別為h1、h2、h3,已知重錘質(zhì)量為m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T(mén).為了驗(yàn)證此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中機(jī)械能是否守恒,需要計(jì)算出從O點(diǎn)到F點(diǎn)的過(guò)程中,重錘重力勢(shì)能的減少量△Ep=mgh2,動(dòng)能的增加量△Ek=$\frac{{m{{({h_3}-{h_1})}^2}}}{{8{T^2}}}$(用題中所給字母表示).
④實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量,關(guān)于這個(gè)誤差下列說(shuō)法正確的是BD
A.該誤差屬于偶然誤差
B.該誤差屬于系統(tǒng)誤差
C.可以通過(guò)多次測(cè)量取平均值的方法來(lái)減小該誤差
D.可以通過(guò)減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來(lái)減小該誤差
⑤某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重錘增加的動(dòng)能略小于重錘減少的重力勢(shì)能,于是深入研究阻力對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響.若重錘所受阻力為f,重錘質(zhì)量為m,重力加速度為g.他測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離h,并計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度v,用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)可繪制出圖線v2-h,如圖3所示.圖象是一條直線,此直線斜率k=$\frac{2(mg-f)}{m}$(用題中字母表示).
已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s2,由圖線求得重錘下落時(shí)受到阻力與重錘所受重力的百分比為$\frac{f}{mg}$=2.0%(保留兩位有效數(shù)字).

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測(cè)量的物理量,從而確定所需的器材.
根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量,根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出F點(diǎn)的瞬時(shí)速度,從而得出動(dòng)能的增加量.
重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量屬于系統(tǒng)誤差,通過(guò)減小阻力的影響可以減小系統(tǒng)誤差.
根據(jù)機(jī)械能守恒得出v2-h的關(guān)系式,結(jié)合圖線斜率求出k值以及$\frac{f}{mg}$的比值.

解答 解:①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用的是交流電,實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量距離,所以要刻度尺,根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得mgh=$\frac{1}{2}$mv2,質(zhì)量可以約去,可以不測(cè)量,故選:D.
②本實(shí)驗(yàn)就是要驗(yàn)證表達(dá)式gh=$\frac{1}{2}$v2,所以用這一表達(dá)式算速度、算高度都是錯(cuò)誤的,都相當(dāng)于用機(jī)械能守恒驗(yàn)證機(jī)械能守恒,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確.
故選:D.
③從O點(diǎn)到F點(diǎn)減少的勢(shì)能為mgh2,增加的動(dòng)能為△Ek=$\frac{1}{2}$mv2
根據(jù)平均速度等于中間時(shí)刻的速度,我們可以計(jì)算出F點(diǎn)的速度vF=$\frac{{h}_{3}-{h}_{2}}{2T}$,
所以△Ek=$\frac{{m{{({h_3}-{h_1})}^2}}}{{8{T^2}}}$.
④重力勢(shì)能的減小量略大于動(dòng)能的增加量的原因是有阻力的存在,這種誤差是由實(shí)驗(yàn)原理造成的,不是偶然誤差,是系統(tǒng)誤差,系統(tǒng)誤差不能通過(guò)多次測(cè)量求平均來(lái)減小,所以BD正確.
⑤實(shí)際上由于阻力作用,根據(jù)動(dòng)能定理可得:(mg-f)h=$\frac{1}{2}$mv2,化簡(jiǎn)可得v2=$\frac{2(mg-f)}{m}$h,
所以圖象的斜率實(shí)際上為:k=$\frac{2(mg-f)}{m}$,所以$\frac{f}{mg}$=1-$\frac{k}{2g}$,
由圖象可得,k=$\frac{9.6}{0.5}$=19.2,
代入解得$\frac{f}{mg}$=1-$\frac{k}{2g}$=2.0%.
故答案為:①D;②D; ③mgh2; $\frac{{m{{({h_3}-{h_1})}^2}}}{{8{T^2}}}$;  ④BD;⑤$\frac{2(mg-f)}{m}$,2.0%(1.0%~3.0%).

點(diǎn)評(píng) 明確各種實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法和實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵,注意實(shí)驗(yàn)過(guò)程中盡量減小摩擦阻力的影響,同時(shí)掌握瞬時(shí)速度通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)算出,而不是理論推算,下落高度是通過(guò)刻度尺來(lái)測(cè)量而得.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

17.將一電阻箱與一內(nèi)阻不可忽略的電源通過(guò)開(kāi)關(guān)連接在一起,理想電壓表用來(lái)測(cè)量路端電壓,電路如圖所示.當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)為R1=2Ω時(shí),電壓表的示數(shù)為U1=4V;當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)為R2=5Ω時(shí),電壓表的示數(shù)為U2=5V.則:
(1)該電源的電動(dòng)勢(shì)以及內(nèi)阻分別是多少?
(2)當(dāng)電阻箱消耗的功率最大時(shí),其阻值為多少?最大的輸出功率為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

18.一滑塊靜止在光滑的水平地面上,某時(shí)刻開(kāi)始,受到的水平力F作用后,速度v隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖所示,則下列說(shuō)法正確的是( 。
A.0~t2時(shí)間內(nèi),F(xiàn)的功率先增大后減小
B.t2時(shí)刻F等于0
C.t2~t3時(shí)間內(nèi)F做正功
D.t1~t3時(shí)間內(nèi),F(xiàn)先做正功后做負(fù)功,總功為0

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

15.一個(gè)帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,由于使沿途空氣電離而使粒子的動(dòng)能逐漸減小,軌跡如圖所示.下列有關(guān)粒子的運(yùn)動(dòng)方向和所帶電性的判斷正確的是( 。
A.粒子由a向b運(yùn)動(dòng),帶正電B.粒子由a向b運(yùn)動(dòng),帶負(fù)電
C.粒子由b向a運(yùn)動(dòng),帶正電D.粒子由b向a運(yùn)動(dòng),帶負(fù)電

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

2.對(duì)于常溫下一根阻值為R的均勻金屬絲,下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.常溫下,若將金屬絲均勻拉長(zhǎng)為原來(lái)的10倍,則電阻變?yōu)?0R
B.常溫下,若將金屬絲從中點(diǎn)對(duì)折起來(lái),電阻變?yōu)?\frac{1}{2}$R
C.給金屬絲加熱溫度逐漸升高過(guò)程,任一狀態(tài)下的 $\frac{U}{I}$ 比值一定不變
D.把金屬絲溫度降到很低時(shí),電阻率會(huì)突然變?yōu)榱愕默F(xiàn)象稱(chēng)為超導(dǎo)現(xiàn)象

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

12.如圖所示為一通電螺線管及其磁場(chǎng)的一部分磁感線,則下列說(shuō)法中正確的是( 。 
A.螺線管中電流方向應(yīng)由a→bB.螺線管中電流方向應(yīng)由b→a
C.螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)D.圖中P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度比Q點(diǎn)的大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

19.空間有一半徑為R的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直于紙面.一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子以速率v0從A點(diǎn)沿圓的半徑AO射入磁場(chǎng),從B點(diǎn)沿半徑OB方向離開(kāi)磁場(chǎng),形成如圖所示的軌跡,已知∠AOB=θ=120°,不計(jì)粒子的重力.求:
(1)該圓形區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向,
(2)該粒子從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

16.關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的概念,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.由E=$\frac{F}{q}$可知,某電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E與q成反比,與F成正比
B.正、負(fù)試探電荷在電場(chǎng)中同一點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向相反,所以某一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向與放入試探電荷的正負(fù)有關(guān)
C.電場(chǎng)中某一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與放入該點(diǎn)的試探電荷的正負(fù)無(wú)關(guān)
D.點(diǎn)電荷在真空中產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)=$k\frac{q}{r^2}$,式中q是試探電荷

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

17.下列關(guān)于彈力說(shuō)法正確的是( 。
A.只要兩個(gè)物體接觸就會(huì)產(chǎn)生彈力
B.只要物體發(fā)生形變就會(huì)產(chǎn)生彈
C.彈力的方向一定與施力物體發(fā)生形變的方向相反
D.書(shū)放在水平桌面上受到的支持力,是由于書(shū)發(fā)生了微小形變而產(chǎn)生的

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案