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1.如圖所示,用光電門等器材驗證機械能守恒定律.直徑為d、質量為m的金屬小球由A處靜止釋放,下落過程中經過A處正下方的B處固定的光電門,測得A、B間的距離為H(H>>d),光電門測出小球通過光電門的時間為t,當地的重力加速度為g,則
(1)小球通過光電門B時的速度表達式$\fracp9vv5xb5{t}$;
(2)多次改變高度H,重復上述實驗,描點作出$\frac{1}{{t}^{2}}$隨H的變化圖象,若作出的圖線為通過坐標原點的直線,且斜率為$\frac{2g}{p9vv5xb5^{2}}$,可判斷小球下落過程中機械能守恒;
(3)實驗中發現動能增加量△Ek總是小于重力勢能減少量△EP,增加下落高度后,則(△EP-△Ek)將增加(選填“增加”、“減小”或“不變”).

分析 (1)由題意可知,本實驗采用光電門利用平均速度法求解落地時的速度;
(2)根據機械能守恒定律列式,再根據數學規律即可求得對應的關系式,以及斜率的意義;
(3)則根據機械能守恒定律可知,當減小的機械能應等于增大的動能;

解答 解:(1)已知經過光電門時的時間小球的直徑;則可以由平均速度表示經過光電門時的速度;
故v=$\fracp9vv5xb5{t}$;
(2)若減小的重力勢能等于增加的動能時,可以認為機械能守恒;
則有:mgH=$\frac{1}{2}$mv2;
即:2gH=($\fracp9vv5xb5{t}$)2
解得:$\frac{1}{{t}^{2}}$=$\frac{2g}{p9vv5xb5^{2}}$
結合圖象,則有:k=$\frac{2g}{p9vv5xb5^{2}}$;
(3)由于該過程中有阻力做功,故動能的增加量一定小于重力勢能的減小量;而高度越高,阻力做功越多;故增加下落高度后,則△Ep-△Ek將增加;
故答案為:(1)$\fracp9vv5xb5{t}$;(2)$\frac{2g}{p9vv5xb5^{2}}$;(3)增加

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理以及誤差的來源,掌握紙帶的處理方法,會根據紙帶求解瞬時速度,從而得出動能的增加量,會根據下降的高度求解重力勢能的減小量.

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

11.一輛轎車前一半位移內在一般公路上行駛速度為15m/s,在后一半位移內上了高速公路速度為30m/s.設一般公路和高速公路在一直線上,則在這整個位移內的平均速度為20m/s.若前一半時間內在一般公路上行駛速度為15m/s,在后一半時間內上了高速公路速度為30m/s,則在這整個位移內的平均速度為22.5m/s.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

12.如圖所示,A、B兩小球之間用長6m的細線相連,將兩球相隔0.8s先后從同一高度處以4.5m/s的初速度水平拋出,g取10m/s2,求B拋出后經多長時間A、B兩球連線可拉直.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

9.在已接電源的閉合電路里,關于電源的電動勢、內電壓、外電壓的關系,下列說法正確的是( 。
A.若外電壓增大,則內電壓增大,電源電動勢也會隨之增大
B.若外電壓減小,內電阻不變,內電壓也就不變,電源電動勢必然減小
C.若外電壓不變,則內電壓減小,電源電動勢也會隨內電壓減小
D.若外電壓增大,則內電壓減小,電源的電動勢始終等于二者之和

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

16.下列關于通電導體在磁場中所受安培力方向正確的是(  )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

6.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中,使用的小燈泡標有“6V 3W”,其他可供選擇的器材有:
A.電壓表V1(量程6V,內阻20kΩ)
B.電壓表V2(量程20V,內阻60kΩ)
C.電流表A1(量程3A,內阻0.2Ω)
D.電流表A2(量程0.6A,內阻1Ω)
E.滑動變阻器R1(0~1000Ω,0.5A)
F.滑動變阻器R2(0~20Ω,2A)
G.學生電源E(6V~8V)
H.開關S及導線若干
某同學通過實驗測得小燈泡兩端的電壓U和通過它的電流I,繪成U-I關系曲線如圖甲所示.
(1)實驗中電壓表應選用A,電流表應選用D,滑動變阻器應選用F;
(2)在虛線框乙中畫出實驗所用的電路圖;
(3)若此時小燈泡兩側電壓為6.0V,則保持一分鐘后小燈泡消耗電能為180J.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

13.某實驗小組設計如圖甲所示實驗裝置“探究加速度與力的關系”.已知小車的質量M,砝碼盤的質量m0,打點計時器使用的交流電頻率f=50Hz.

(1)探究方案的實驗步驟
A.按圖安裝好實驗裝置;
B.調節長木板的傾角,輕推小車后,使小車能沿長木板向下做勻速運動;
C.取下細繩和砝碼盤,記錄砝碼盤中砝碼的質量m;
D.將小車緊靠打點計時器,接通電源后放開小車,得到一條打點清晰的紙帶,由紙帶求得小車的加速度a;
E.重新掛上細繩和砝碼盤,改變砝碼盤中砝碼的質量m,重復多次步驟B~D,得到多組m、a.
(2)記錄數據及數據分析
①實驗中打出的其中一條紙帶如圖乙所示,由該紙帶可求得小車的加速度a=0.9m/s2.(保留1位有效數字)
②實驗小組認為小車受到的合外力F=mg,根據記錄數據和紙帶,將計算得到合外力和加速度填入設計的表中(表略).
③建立a-F坐標系,利用②中得到的表中數據描點得到如圖丙所示的圖線.根據圖線,結論“小車加速度a與外力F成正比”是不成立(選填“成立”或“不成立”)的;已知圖線延長線與橫軸的交點A的坐標是(-0.08,0),由此可知,砝碼盤的重力(填實驗中有關物理量的名稱)等于0.08N.(已知數據測量是準確的)
(3)方案評估
如果認為小車受到的合外力等于砝碼盤和砝碼的總重力,即F=(m0+m)g,實驗中是否要求砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量?否(選填“是”或“否”).

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

10.某研究性學習小組欲探究光滑斜面上物體下滑的加速度與物體質量及斜面傾角是否有關系.實驗室提供如下器材:
A.表面光滑的長木板(長度為L);    
B.小車;      
C.質量為m的鉤碼若干個;
D.方木塊(備用于墊木板);          
E.米尺;      
F.秒表.
(1)實驗過程:第一步,在保持斜面傾角不變時,探究加速度與質量的關系.實驗中,通過向小車放入鉤碼來改變物體的質量,只要測出小車由斜面頂端滑至底端所用的時間t,就可以由公式a=$\frac{2L}{{t}^{2}}$求出a,某同學記錄了數據如表所示:
質量
時間
t次數
MM+mM+2m
11.421.411.42
21.401.421.39
31.411.381.42
根據以上信息,我們發現,在實驗誤差范圍內質量改變之后平均下滑時間不改變填“改變”或“不改變”),經過分析得出加速度和質量的關系為無關.
第二步,在物體質量不變時,探究加速度與傾角的關系.實驗中通過改變方木塊墊放位置來調整長木板傾角,由于沒有量角器,因此通過測量出木板頂端到水平面高度h,求出傾角α的正弦值sinα=$\frac{h}{L}$.某同學記錄了高度h和加速度a的對應值如下表:
L(m)1.001.001.001.001.00
h(m)0.100.200.300.400.50
sinα=$\frac{h}{L}$0.100.200.300.400.50
a(m/s20.971.9502.9253.9104.900
請先在如圖所示的坐標紙上建立適當的坐標軸后描點作圖,然后根據所作的圖線求出當地的重力加速度g=9.80m/s2(保留3位有效數字).進一步分析可知,光滑斜面上物體下滑的加速度與傾角的關系為加速度a與斜面傾角α的正弦值sinα成正比.
(2)該探究小組所采用的探究方法是控制變量法.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

11.某同學在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內阻的實驗中,電路如圖所示.

(1)連好電路后,當該同學閉合電鍵時,發現電流表A示數為0,電壓表V示數不為0.檢查各接線柱均未接錯,接觸良好且未發生短路;他用另一電壓表分別接a、b,b、c,d、e時,示數均為0,接c、d時,示數與電壓表V示數相同,由此可推斷故障是R斷路.
(2)排除故障后,該同學順利完成實驗,測定了數據并根據數據在圖中坐標上畫出U-I圖線,由圖線知:電池的電動勢為1.46V,內阻為0.71Ω.(結果保留三位有效數字)

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