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某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律。已知重力加速度为g

①在实验所需的物理量中,需要直接测量的是      ,通过计算得到的是      。(填写代号)

A.重锤的质量          

B.重锤下落的高度

C.重锤底部距水平地面的高度     

D.与下落高度对应的重锤的瞬时速度

②在实验得到的纸带中,我们选用如图乙所示的起点O与相邻点之间距离约为2mm的纸带来验证机械能守恒定律。图中ABCDEFG为七个相邻的原始点,F点是第n个点。设相邻点间的时间间隔为T,下列表达式可以用在本实验中计算F点速度vF的是         

A. vF = gnT )                B.vF =  

C.vF =                D.vF =

③若代入图乙中所测的数据,求得在误差范围内等于        (用已知量和图乙中测出的物理量表示),即可验证重锤下落过程中机械能守恒。即使在操作及测量无误的前提下,所求也一定会略      (选填“大于”或“小于”)后者的计算值,这是实验存在系统误差的必然结果。

④另一名同学利用图乙所示的纸带,分别测量出各点到起始点的距离h,并分别计算出各点的速度v,绘出v2-h图线,如图丙所示。从v2-h图线求得重锤下落的加速度g′=          m/s2( 保留3位有效数字 )。则由上述方法可知,这名同学是通过观察v2-h图线是否过原点,以及判断               (用相关物理量的字母符号表示)在实验误差允许的范围内是否相等,来验证机械能是否守恒的。

 


  


① B    (1分);    D    (1分)

② C    (2分)

ghn   (2分);   小于  (2分)

④ 9.75(9.72~9.78)   (2分);   g   (1分);    g′  (1分) 


练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:


关于机械能,下列说法中正确的是                                    (     )

A.做变速运动的物体, 只要有摩擦力存在,机械能一定减少

B.如果物体所受的合外力不为零,则机械能一定发生变化

C.作斜抛运动的物体,不计空气阻力时,机械能是守恒的。 因而物体在同一高度, 具有相同的速度

D.在水平面上做变速运动的物体,它的机械能不一定变化

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如图,静止于A处的离子,经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器,从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场,电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐射分布的电场,已知圆弧虚线的半径为R,其所在处场强为E、方向如图所示;离子质量为m、电荷量为q,离子重力不计。

(1)求加速电场的电压U

(2)若离子恰好能打在Q点上,求矩形区域QNCD内匀强电场场强E0的值;

(3)若撤去矩形区域QNCD内的匀强电场,换为垂直纸面向里的匀强磁场,要求离子能最终打在QN上,求磁场磁感应强度B的取值范围。

 


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如图所示,A球从倾角θ=300的光滑斜面上某点由静止开始滚下,然后进入足够长的光滑水平面上,经M点时速度大小不发生变化,方向立刻变为水平向左。B球从M点开始向左做直线运动,试问:

  ①若A球从斜面上某一高处静止滚下,同时B球以v0=8 m/s向左做匀速直线运动,A球的高度满足什么条件,AB两球能发生碰撞。

  ②若A球从斜面上N点静止开始滚下,MN= 10 m,B球同时从M点由静止向左以加速度a=2 m/s2做匀加速直线运动,问:经多长时间两者相碰?(g=lO m/s2)

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 “神舟十号”飞船绕地球的运行可视为匀速圆周运动,其轨道高度距离地面约340km,则关于飞船的运行,下列说法中正确的是

A.飞船处于平衡状态

B.地球对飞船的万有引力提供飞船运行的向心力

C.飞船运行的速度大于第一宇宙速度

D.飞船运行的加速度大于地球表面的重力加速度

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人类发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点,如右图。关于这颗卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是

A.卫星在三个轨道运动的周期关系是:T1<T3<T2

B.卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度

C.卫星在轨道1上经过Q点时的动能小于它在轨道2上经过Q点时的动能

D.卫星在轨道2上运动时的机械能可能等于它在轨道3上运动时的机械能

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如甲图所示,一根长度为的水平金属丝置于匀强磁场B中,与竖直放置的导轨接触良好,不计金属丝与导轨间的摩擦.可变电源可以提供任一方向的电流.金属丝由重力不计的细线与轻质弹簧秤连接,可以沿竖直方向上下滑动.弹簧秤己调零且读数准确.现测得多组实验数据,并作出如图乙所示的图像.

(1)在甲图中,当弹簧秤的读数为零时,流过水平金属丝的电流为 A,方向为 (填“向左”或“向右”).

(2)用螺旋测微器测得该金属丝的直径,如图丙所示,其读数为 mm.


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某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律. 实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的频率为50Hz交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.

(1)他进行正确操作后挑选出一条点迹清晰的纸带,如下图所示,O点为起始点,ABCDEF为六个计数点. 他测量出各计数点到O点的距离h,并计算出各点的瞬时速度v,然后以为纵轴、以下落距离h为横轴作图,画出的图象应是图中的_______.

(2)他进一步分析,发现本实验存在较大误差. 为此设计出用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律. 通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落,下落过程中经过光电门B时,通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t,用毫米刻度尺测出AB之间的距离h,用游标卡尺测得小铁球的直径d. 重力加速度为g. 实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束. 小铁球通过光电门时的瞬时速度v= . 如果dthg存在关系式 ,也可验证机械能守恒定律.

(3)比较两个方案,改进后的方案相比原方案的最主要的优点是:

.

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在如图所示的倾角为θ的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小均为B的匀强磁场区域,区域I的磁场方向垂直斜面向上,区域II的磁场方向垂直斜面向下,磁场宽度HP及PN均为L,一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框,由静止开始沿斜面下滑,t1时刻ab边刚越过GH进入磁场I区域,此时导线框恰好以速度v1做匀速直线运动;t2时刻ab边下滑到JP与MN的中间位置,此时导线框又恰好以速度v2做匀速直线运动。重力加速度为g,下列说法中正确的是(   )

A.当ab边刚越过JP时,导线框的加速度大小为a=gsinθ

B.导线框两次匀速直线运动的速度v1:v2=4:1

C.从t1到t2的过程中,导线框克服安培力做功的

大小等于重力势能的减少

D.从t1到t2的过程中,有机械能转化为电能

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