17.用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源,輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種.重錘從高處由靜止開(kāi)始下落,重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶的點(diǎn)痕進(jìn)行測(cè)量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.

(1)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟:
A.按照?qǐng)D示的裝置安裝器件;
B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上;
C.用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量;
D.釋放懸掛紙帶的夾子,同時(shí)接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶;
E.測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離;
F.根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否
等于增加的動(dòng)能.
其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E,將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi),并說(shuō)明其原因.
答:B.應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出上;
C.不需測(cè)出重錘的質(zhì)量;
D.先接通電源后釋放懸掛紙帶的夾子;
(2)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值.如圖所示,根據(jù)打出的紙帶,選取紙帶上的連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,測(cè)出A距起始點(diǎn)O的距離為s0,點(diǎn)AC間的距離為s1,點(diǎn)CE間的距離為s2,使用交流電的頻率為f,根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度a=$\frac{{{s_2}-{s_1}}}{4}{f^2}$.
(3)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),重錘減小的重力勢(shì)能總是大于重錘動(dòng)能的增加,其原因主要是因?yàn)樵谥劐N下落的過(guò)程中存在阻力作用,可以通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)阻力的大小.若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的較準(zhǔn)確的值為g,還需要測(cè)量的物理量是m.試用這些物理量和紙帶上的數(shù)據(jù)表示出重錘在下落的過(guò)程中受到的平均阻力大小F=m(g-$\frac{{{s_2}-{s_1}}}{4}{f^2}$).

分析 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理,了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng).
紙帶實(shí)驗(yàn)中,若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng),測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距,利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論,可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度.
重物下落過(guò)程中受重力和阻力,根據(jù)牛頓第二定律求出平均阻力大。

解答 解:(1)沒(méi)有必要進(jìn)行的步驟是:
因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、$\frac{1}{2}$mv2的大小關(guān)系,故m可約去比較,不需要用天平.故C沒(méi)有必要.
操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是:
應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出端上,故B錯(cuò)誤.
開(kāi)始記錄時(shí),應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn),然后再釋放重錘,讓它帶著紙帶一同落下,如果先放開(kāi)紙帶讓重物下落,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源,由于重物運(yùn)動(dòng)較快,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差,故D錯(cuò)誤.
(2)利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=at2
a=$\frac{△x}{{t}^{2}}$=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{(2T)^{2}}$=$\frac{1}{4}$(s2-s1)f2
(3)還需要測(cè)量的物理量是重錘的質(zhì)量m.
重物下落過(guò)程中受重力mg和阻力F,根據(jù)牛頓第二定律得:
F=mg-F
F=mg-ma=m(g-$\frac{{{s_2}-{s_1}}}{4}{f^2}$);
故答案為:(1)B.應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的交流輸出上;
C.不需測(cè)出重錘的質(zhì)量;
 D.先接通電源后釋放懸掛紙帶的夾子;
(2)a=$\frac{{{s_2}-{s_1}}}{4}{f^2}$;
(3)m,m(g-$\frac{{{s_2}-{s_1}}}{4}{f^2}$).

點(diǎn)評(píng) 紙帶問(wèn)題的處理是力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的問(wèn)題.我們可以紙帶法實(shí)驗(yàn)中,若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng),測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距,利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論,可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度.

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:多選題

7.如圖所示,一個(gè)匝數(shù)為N=100匝的線圈以固定轉(zhuǎn)速50轉(zhuǎn)/秒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn),其產(chǎn)生的交流電通過(guò)一匝數(shù)比為n1:n2=10:1的理想變壓器給阻值R=20Ω的電阻供電,已知電壓表的示數(shù)為20V,從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí),則下列說(shuō)法正確的是( 。
A.t=0時(shí)刻流過(guò)線圈的電流最大
B.在t=$\frac{1}{6}$×10-2s時(shí),線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值為100$\sqrt{2}$V
C.穿過(guò)線圈平面的最大磁通量為$\frac{\sqrt{2}}{50π}$Wb
D.理想變壓器的輸入功率為20W

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

8.某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)要驗(yàn)證“牛頓第二定律”,他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖甲所示的裝置,水平軌道上安裝兩個(gè)光電門(mén),小車(chē)上固定有力傳感器和檔光片,細(xì)線一端與力傳感器連接,另一端跨過(guò)定滑輪掛上砝碼盤(pán).實(shí)驗(yàn)時(shí),調(diào)整軌道的傾角正好能平衡小車(chē)所受的摩擦力,傳感器示數(shù)為傳感器右端細(xì)線對(duì)它的拉力.(圖中未畫(huà)出)

(1)該實(shí)驗(yàn)中小車(chē)所受的合力等于(填“等于”或“不等于”)力傳感器(質(zhì)量不計(jì))的示數(shù),該實(shí)驗(yàn)不需要(填“需要”或“不需要”)滿足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量.
(2)實(shí)驗(yàn)需用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度d,如圖乙所示,d=7.35mm.若實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有現(xiàn)成的擋光片,某同學(xué)用一寬度為7cm的金屬片替代,這種做法不合理(填“合理”或“不合理”).
(3)實(shí)驗(yàn)獲得以下測(cè)量數(shù)據(jù):小車(chē)和擋光片的總質(zhì)量M,擋光片的寬度d,光電門(mén)1和2的中心距離s.某次實(shí)驗(yàn)過(guò)程測(cè)量的數(shù)據(jù):力傳感器的讀數(shù)為F,小車(chē)通過(guò)光電門(mén)1和2的擋光時(shí)間分別為t1、t2(小車(chē)通過(guò)廣電門(mén)2后,砝碼盤(pán)才落地),則該實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的式子是Fs=$\frac{1}{2}M{(\frac55txfz9{{t}_{2}})}^{2}-\frac{1}{2}M{(\fracfjptxpj{{t}_{1}})}^{2}$.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

5.如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1:n2=2:1,V和A均為理想電表,燈泡電阻R1=6Ω,AB端電壓u1=12$\sqrt{2}$sin100πt(V).下列說(shuō)法正確的是( 。
A.變壓器輸入功率為6WB.V的讀數(shù)為24V
C.A的讀數(shù)為0.5AD.電流頻率為100HZ

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

12.理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為2:1,原線圈接入如圖乙所示的正弦式交流電壓,副線圈接一個(gè)R=55Ω的負(fù)載電阻.電流表、電壓表均為理想電表,則下述結(jié)論正確的是( 。
A.副線圈中電壓表的讀數(shù)為110V
B.副線圈中輸出交流電的頻率為0.02Hz
C.原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5A
D.原線圈中的輸入功率為220W

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

2.如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1:n2=5:1,原線圈接u=150$\sqrt{2}$sin100πt(V)的交變電流,副線圈連在電路中的電阻R的阻值為24Ω,電壓表為理想電表,則(  )
A.將A、B直接連接,理想電壓表的讀數(shù)為30$\sqrt{2}$V
B.在A、B間連接一理想電流表,理想電流表的讀數(shù)為$\frac{5\sqrt{2}}{4}$A
C.在A、B間連接一(9W,18V)的燈泡,燈泡能夠正常發(fā)光
D.在A、B間連接一滑動(dòng)變阻器,滑動(dòng)變阻器的阻值為24Ω時(shí),變壓器的輸入功率最大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

9.家電待機(jī)耗電問(wèn)題常常被市民所忽略.北京市電力公司曾舉辦“計(jì)量日進(jìn)您家”活動(dòng),免費(fèi)上門(mén)為市民做家庭用電耗能診斷分析.在上門(mén)實(shí)測(cè)過(guò)程中,技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)電視機(jī)待機(jī)一天的耗電量在0.2度左右,小小機(jī)頂盒一天的待機(jī)耗電量更是高達(dá)0.4度.據(jù)最新統(tǒng)計(jì)紹興市的常住人口約500萬(wàn)人,參考下表數(shù)據(jù),.估算每年紹興地區(qū)家庭用電器待機(jī)耗電量約為(  )
家庭常用電器電視機(jī)洗衣機(jī)空調(diào)電腦
戶均數(shù)量(臺(tái))2121
電器待機(jī)功耗(W/臺(tái))10204040
A.2×105B.2×107C.2×109D.2×1011

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

6.某人造衛(wèi)星進(jìn)入一個(gè)繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形軌道上,它每天繞地球轉(zhuǎn)8周,假設(shè)地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道半徑為地球半徑的6.6倍,則此人造衛(wèi)星( 。
A.繞地球運(yùn)行的周期等于3h
B.距地面高度為地球半徑的1.65倍
C.繞地球運(yùn)行的速率為地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行速率的2倍
D.繞地球運(yùn)行的加速度與地球表面重力加速度之比為400:1089

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

7.三個(gè)阻值相同的電阻R,額定功率均為10W.接入如圖電路,改變電壓U,使各電阻實(shí)際功率均不超過(guò)額定功率,則三電阻最大總功率為( 。
A.30WB.20WC.15WD.10W

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