【题目】如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验.有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门,测得A、B间的距离为H(H>>d),光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t,当地的重力加速度为g.则:
(1)小球经过光电门B时的速度表达式为 .
(2)多次改变高度H,重复上述实验,作出 随H的变化图象如图乙所示,当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足表达式:时,可判断小球下落过程中机械能守恒.
(3)实验中发现动能增加量△EK总是稍小于重力势能减少量△EP , 增加下落高度后,则△Ep﹣△Ek将(选填“增加”、“减小”或“不变”).
【答案】
(1)
(2)2gH0 =d2
(3)增加
【解析】解:(1)已知经过光电门时的时间小球的直径;则可以由平均速度表示经过光电门时的速度;
故v= ;(2)若减小的重力势能等于增加的动能时,可以认为机械能守恒;
则有:mgH= mv2;
即:2gH0=( )2
解得:2gH0 =d2;(3)由于该过程中有阻力做功,而高度越高,阻力做功越多;故增加下落高度后,则△Ep﹣△Ek将增大;
所以答案是:(1) ;(2)2gH0
=d2;(3)增加.
【考点精析】本题主要考查了机械能守恒及其条件的相关知识点,需要掌握在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下,物体动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变才能正确解答此题.
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【题目】如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示,则( )
A.两次t=0时刻线圈的磁通量均为零
B.曲线a、b对应的线圈转速之比为2:3
C.曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz
D.曲线b表示的交变电动势有效值为10 V
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【题目】在“探究恒力做功与物体的速度变化的关系”的实验中备有下列器材:
A.打点计时器;
B.天平;
C.秒表;
D.低压交流电源;
E.电池;
F.纸带;
G.细线、砝码、小车、砝码盘;
H.薄木板.
(1)其中多余的器材是;缺少的器材是.
(2)测量时间的工具是;测量质量的工具是.
(3)如图所示是打点计时器打出的小车(质量为m)在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带,测量数据已用字母表示在图中,打点计时器的打点周期为T.请分析,利用这些数据能否完成“探究恒力做功与物体的速度变化的关系”实验?若不能,请说明理由;若能,请说出做法,并对这种做法做出评价.
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【题目】如图所示,一根很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,轻绳两端各系一小球a和b,a球质量为m,静置于地面;b球质量为3m,用手托住,离地面高度为h,此时轻绳刚好拉紧,从静止开始释放b后,a可能达到的最大高度为( )
A.h
B.1.5h
C.2h
D.2.5h
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【题目】如图所示,用细圆管组成的光滑轨道AB部分平直,BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆,圆管截面半径rR.有一质量为m,半径比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圆管.
(1)若要小球能从C端出来,初速度v0需多大?
(2)在小球从C端出来的瞬间,管壁对小球的压力为 mg,那么小球的初速度v0应为多少?
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【题目】如图所示,一质量m=4.0 kg的物体,由高h=2.0 m,倾角θ=53°的固定斜面的顶端滑到底端.物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,求物体所受各个力所做的功及合外力所做的功?(g=10 m/s2)
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【题目】如图所示,对开普勒第一定律的理解,下列说法中正确的是( )
A.在行星绕太阳运动一周的时间内,它离太阳的距离是不变化的
B.在行星绕太阳运动一周的时间内,它离太阳的距离是变化的
C.一个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内
D.一个行星绕太阳运动的轨道一定不在一个固定的平面内
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【题目】在“验证机械能守恒定律”的一次实验中,质量m(已知量)的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点(下图纸带上的所有点均为计时点,相邻计时点时间间隔为0.02s),那么:
(1)实验中下列物理量中需要直接测量的量有_____,通过计算可得到的量有_____(填字母序号)
A.重锤质量 B.重力加速度
C.重锤下落的高度 D.与下落高度相应的重锤的瞬时速度
(2)从起点O到打下计时点B的过程中物体的重力势能减少量△Ep=_____J,此过程中物体动能的增加量△Ek=_____J;(g取9.8m/s2,保留到小数点后两位,图中长度单位为cm)
(3)实验的结论是:_____.
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