2.驗證機械能守恒定律 [實驗原理] 只有重力做功的自由落體運動中.物體的重力勢能和動能可以互相轉(zhuǎn)化.但總的機械能守恒.利用打點計時器在紙帶上記錄下物體自由下落的高度h及計算出的瞬時速度v.從而驗證物體在自由下落過程中.重力勢能的減少量△P= mgh與物體動能的增加量△Ek=mv2/2相等 思考1:實臉中為什么不必用天平測童重錘的質(zhì)量? 思考2:實驗時不慎將一條選擇好的紙帶的前面一部分損壞了.能否用來驗證機械能守恒定律? [實驗步驟] 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

在驗證機械能守恒定律的實驗中,質(zhì)量m=200g 的重錘拖著紙帶由靜止開始下落,在下落過程中,打點計時器在紙帶上打出一系列的點.在紙帶上選取三個相鄰計數(shù)點A、B和C,相鄰計數(shù)點時間間隔為0.100s,O為重錘開始下落時記錄的點,各計數(shù)點到O點的距離如圖所示,長度單位是cm,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭為9.80m/s2

(1)打點計時器打下計數(shù)點B時,重錘下落的速度vB=
2.91
2.91
m/s(保留三位有效數(shù)字);
(2)從打下計數(shù)點O到打下計數(shù)點B的過程中,重錘重力勢能減小量△Ep=
0.856
0.856
J,重錘動能增加量△EK=
0.847
0.847
J(保留三位有效數(shù)字);
(3)即使在實驗操作規(guī)范,數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理均正確的前提下,該實驗求得的△Ep通常略大于△Ek,這是由于實驗存在系統(tǒng)誤差,該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因是:
重錘下落時系統(tǒng)受到阻力的影響,重錘機械能減。ㄕf出空氣阻力及其他原因,只要合理就得分)
重錘下落時系統(tǒng)受到阻力的影響,重錘機械能減。ㄕf出空氣阻力及其他原因,只要合理就得分)

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Ⅰ.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中:

(1)所需器材有電磁打點計時器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙,帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物,此外還需要(填字母代號)___________。

A.直流電源             B.交流電源         C.游標(biāo)卡尺

D.毫米刻度尺               E.天平及砝碼       F.秒表

(2)按正確的實驗操作得到一條紙帶如圖所示,若打點計時器打點的時間間隔為T,若O點是第0個點,N點是第n個點。為驗證機械能是否守恒,下列利用圖中數(shù)據(jù)計算N點速度大小的方法,正確的是_________。

A.       B.       

C.      D.

Ⅱ.某學(xué)校課題研究小組收集了數(shù)碼相機、手機等用舊了的各種類型的電池及從廢舊收音機上拆下的電阻、電容、電感線圈等電路元件,F(xiàn)從這些材料中選取兩個待測元件,一是電阻R0(約為2kΩ),二是手機中常用的鋰電池(電動勢E標(biāo)稱值為3.7V,允許最大放電電流為100mA)。在操作臺上還準(zhǔn)備了如下實驗器材:

A.電壓表V(量程4V,電阻RV 約為4.0kΩ)

B.電流表A1(量程100mA,電阻RA1 約為5Ω)

C.電流表A2(量程2mA,電阻RA2 約為50Ω)

D.滑動變阻器R1(0~40Ω,額定電流1A)

E.電阻箱R2(0~999.9Ω)

F.開關(guān)S一只、導(dǎo)線若干

(1)為了測定電阻R0的阻值,小組的一位成員,設(shè)計了如圖所示的電路原理圖,所選取的相應(yīng)的器材(電源用待測的鋰電池)均標(biāo)在圖上,其他成員發(fā)現(xiàn)他在器材選取中有不妥之處,你認(rèn)為應(yīng)該怎樣調(diào)整?

________________________________________。

      

(2)在實際操作過程中,發(fā)現(xiàn)滑動變阻器R1、電流表A1已損壞,請用余下的器材測量鋰電池的電動勢E和內(nèi)阻r。

①請你在方框中畫出實驗電路圖(標(biāo)注所用器材符號)

②為了便于分析,一般采用線性圖象處理數(shù)據(jù),請寫出與線性圖象對應(yīng)的相關(guān)物理量間的函數(shù)關(guān)系式:________________________。

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(1)在“驗證機械能守恒定律"的實驗中,打點計時器接在電壓為6 V、頻率為5 0 Hz的交流  電源上,自由下落的重物質(zhì)量為lkg。圖所示為一條理想的紙帶,單位是cm,g取9.8m/s2,O、A之間有幾個計數(shù)點沒畫出。

  ①打點計時器打下計數(shù)點B時,物體的速度vB=               。

②從起點O到打下計數(shù)點B的過程中,重力勢能的減少量

ΔEp=      ,此過程中物體動能的增量ΔEk=          。

③如果以v2/2為縱軸,以下降高度h為橫軸,根據(jù)多組數(shù)據(jù)繪出v2/2-h的圖象,這個圖象應(yīng)該是            。且圖象上任意兩點的縱坐標(biāo)之差與橫坐標(biāo)之差的比等于           。

(2)某同學(xué)想測量一段電阻絲的電阻率,其中使用了自己利用電流表改裝的電壓表。整個實驗過程如下:

A.測量電流表的內(nèi)阻。按圖1連接電路,將電位器R調(diào)到接入電路的阻值最大。閉合開關(guān)S1,調(diào)整R的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度;然后保持R的阻值不變,合上開關(guān)S2,調(diào)整電阻箱R′的阻值,使電流表指針達(dá)到半偏,記下此時R′ 的阻值;

B.計算出改裝電壓表應(yīng)串聯(lián)的電阻R0的值。將電阻R0與電流表串聯(lián),則R0與電流表共同構(gòu)成一個新的電壓表;

C.將改裝的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表接入如圖2所示的校準(zhǔn)電路,對改裝的電壓表進(jìn)行校準(zhǔn);

D.利用校準(zhǔn)后的電壓表和另一塊電流表,采用伏安法測量電阻絲的電阻;

E.測量電阻絲的直徑和接入電路的電阻絲的長度;

F.計算出電阻絲的電阻率。

根據(jù)上述實驗過程完成下列問題:

(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,選不同的位置測量3次,求出其平均值d。其中一次測量結(jié)果如圖3所示,圖中讀數(shù)為         mm;

(2) 已知電流表的滿偏電流為200??A,若當(dāng)電流表指針偏轉(zhuǎn)到正好是滿偏刻度的一半時R′的阻值為500Ω。要求改裝后的電壓表的量程為2V,則必須給電流表串聯(lián)一個阻值為R0 =          Ω的電阻;

(3)在對改裝后的電壓表進(jìn)行校準(zhǔn)時,發(fā)現(xiàn)改裝后的電壓表的測量值總比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的測量值小一些,造成這個現(xiàn)象的原因是(   。

A.電流表內(nèi)阻的測量值偏小,造成串聯(lián)電阻R0的阻值偏小

B.電流表內(nèi)阻的測量值偏大,造成串聯(lián)電阻R0的阻值偏小

C.電流表內(nèi)阻的測量值偏小,造成串聯(lián)電阻R0的阻值偏大

D.電流表內(nèi)阻的測量值偏大,造成串聯(lián)電阻R0的阻值偏大

(4)在利用校準(zhǔn)后的電壓表采用伏安法測量電阻絲的電阻時,由于電壓表的表盤刻度仍然是改裝前電流表的刻度,因此在讀數(shù)時只能讀出電流表指示的電流值a。測量電阻絲的電阻時,可以讀得一系列a和對應(yīng)流經(jīng)電阻絲的電流b。該同學(xué)根據(jù)這一系列a、b數(shù)據(jù)做出的a-b圖線如圖5所示,根據(jù)圖線可知電阻絲的電阻值為          Ω。

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Ⅰ.(6分)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中:

(1)所需器材有電磁打點計時器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙,帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物,此外還需要(填字母代號)___________。

A.直流電源             B.交流電源         C.游標(biāo)卡尺

D.毫米刻度尺               E.天平及砝碼       F.秒表

(2)按正確的實驗操作得到一條紙帶如圖所示,若打點計時器打點的時間間隔為T,若O點是第0個點,N點是第n個點。為驗證機械能是否守恒,下列利用圖中數(shù)據(jù)計算N點速度大小的方法,正確的是_________。

A.       B.       

C.      D.

Ⅱ.(11分)某學(xué)校課題研究小組收集了數(shù)碼相機、手機等用舊了的各種類型的電池及從廢舊收音機上拆下的電阻、電容、電感線圈等電路元件。現(xiàn)從這些材料中選取兩個待測元件,一是電阻R0(約為2kΩ),二是手機中常用的鋰電池(電動勢E標(biāo)稱值為3.7V,允許最大放電電流為100mA)。在操作臺上還準(zhǔn)備了如下實驗器材:

A.電壓表V(量程4V,電阻RV 約為4.0kΩ)

B.電流表A1(量程100mA,電阻RA1 約為5Ω)

C.電流表A2(量程2mA,電阻RA2 約為50Ω)

D.滑動變阻器R1(0~40Ω,額定電流1A)

E.電阻箱R2(0~999.9Ω)

F.開關(guān)S一只、導(dǎo)線若干

(1)為了測定電阻R0的阻值,小組的一位成員,設(shè)計了如圖所示的電路原理圖,所選取的相應(yīng)的器材(電源用待測的鋰電池)均標(biāo)在圖上,其他成員發(fā)現(xiàn)他在器材選取中有不妥之處,你認(rèn)為應(yīng)該怎樣調(diào)整?

________________________________________。

      

(2)在實際操作過程中,發(fā)現(xiàn)滑動變阻器R1、電流表A1已損壞,請用余下的器材測量鋰電池的電動勢E和內(nèi)阻r。

①請你在方框中畫出實驗電路圖(標(biāo)注所用器材符號)

②為了便于分析,一般采用線性圖象處理數(shù)據(jù),請寫出與線性圖象對應(yīng)的相關(guān)物理量間的函數(shù)關(guān)系式:________________________。

 

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(1)在“驗證機械能守恒定律"的實驗中,打點計時器接在電壓為6 V、頻率為5 0 Hz的交流  電源上,自由下落的重物質(zhì)量為lkg。圖所示為一條理想的紙帶,單位是cm,g取9.8m/s2,O、A之間有幾個計數(shù)點沒畫出。

  ①打點計時器打下計數(shù)點B時,物體的速度vB=              。

②從起點O到打下計數(shù)點B的過程中,重力勢能的減少量

ΔEp=      ,此過程中物體動能的增量ΔEk=         。

③如果以v2/2為縱軸,以下降高度h為橫軸,根據(jù)多組數(shù)據(jù)繪出v2/2-h的圖象,這個圖象應(yīng)該是            。且圖象上任意兩點的縱坐標(biāo)之差與橫坐標(biāo)之差的比等于           。

(2)(8分)某同學(xué)想測量一段電阻絲的電阻率,其中使用了自己利用電流表改裝的電壓表。整個實驗過程如下:

A.測量電流表的內(nèi)阻。按圖1連接電路,將電位器R調(diào)到接入電路的阻值最大。閉合開關(guān)S1,調(diào)整R的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度;然后保持R的阻值不變,合上開關(guān)S2,調(diào)整電阻箱R′的阻值,使電流表指針達(dá)到半偏,記下此時R′ 的阻值;

B.計算出改裝電壓表應(yīng)串聯(lián)的電阻R0的值。將電阻R0與電流表串聯(lián),則R0與電流表共同構(gòu)成一個新的電壓表;

C.將改裝的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表接入如圖2所示的校準(zhǔn)電路,對改裝的電壓表進(jìn)行校準(zhǔn);

D.利用校準(zhǔn)后的電壓表和另一塊電流表,采用伏安法測量電阻絲的電阻;

E.測量電阻絲的直徑和接入電路的電阻絲的長度;

F.計算出電阻絲的電阻率。

根據(jù)上述實驗過程完成下列問題:

(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,選不同的位置測量3次,求出其平均值d。其中一次測量結(jié)果如圖3所示,圖中讀數(shù)為         mm;

(2) 已知電流表的滿偏電流為200µA,若當(dāng)電流表指針偏轉(zhuǎn)到正好是滿偏刻度的一半時R′的阻值為500Ω。要求改裝后的電壓表的量程為2V,則必須給電流表串聯(lián)一個阻值為R0 =         Ω的電阻;

(3)在對改裝后的電壓表進(jìn)行校準(zhǔn)時,發(fā)現(xiàn)改裝后的電壓表的測量值總比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的測量值小一些,造成這個現(xiàn)象的原因是(    )

A.電流表內(nèi)阻的測量值偏小,造成串聯(lián)電阻R0的阻值偏小

B.電流表內(nèi)阻的測量值偏大,造成串聯(lián)電阻R0的阻值偏小

C.電流表內(nèi)阻的測量值偏小,造成串聯(lián)電阻R0的阻值偏大

D.電流表內(nèi)阻的測量值偏大,造成串聯(lián)電阻R0的阻值偏大

(4)在利用校準(zhǔn)后的電壓表采用伏安法測量電阻絲的電阻時,由于電壓表的表盤刻度仍然是改裝前電流表的刻度,因此在讀數(shù)時只能讀出電流表指示的電流值a。測量電阻絲的電阻時,可以讀得一系列a和對應(yīng)流經(jīng)電阻絲的電流b。該同學(xué)根據(jù)這一系列a、b數(shù)據(jù)做出的a-b圖線如圖5所示,根據(jù)圖線可知電阻絲的電阻值為          Ω。

 

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