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高中 | 机械能守恒定律题目答案及解析如下,仅供参考!
必修2
第七章 机械能守恒定律
7.8 机械能守恒定律
机械能守恒定律
某校高一年级的同学,在学习机械能守恒定律后,准备验证在只有重力做功时的机械能守恒定律。其中两名同学采用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,而另两名同学准备用如图乙所示的装置来验证机械能守恒定律。
第一组同学将图甲中的实验装置安装好后,用手提住纸带上端,之后让纸带由静止开始下落。回答下列问题:
①关于该实验,下列说法正确的是 ;
$\rm A$.为减小阻力,用电磁打点计时器比用电火花计时器好
$\rm B$.在重物大小合适的情况下,选择木块比选择铁块好
$\rm C$.释放纸带前应先接通电源
②从打出的多条纸带中找出一条起点清晰且各点间的距离变化规则的纸带,如图丙所示,其中$O$点为打出的第一个点,$A$、$B$、$C$为从合适位置开始选取的三个连续计时点(其他点未画出),已知打点计时器打点频率为$50\;\rm Hz$。若重物的质量为$0.6\;\rm kg$,则打$B$点时重物的动能$E_{kB}=$ $\;\rm J$。(结果保留两位有效数字)
①$\rm A$.电火花计时器是通过电火花放电留下点迹,电磁打点计时器是通过振针打点留下点迹,电火花计时器的阻力小于电磁打点计时器的阻力,故$\rm A$错误;
$\rm B$.为了减小空气阻力对实验的影响,实验时应选用密度较大的重物,即在重物大小合适的情况下,选择铁块比选择木块好,故$\rm B$错误;
$\rm C$.为了确保打第一个点迹的初速度为$0$,同时避免在纸带上出现大量空白段落,实验时应先接通电源后释放纸带,故$\rm C$正确。
故选:$\rm C$。
②根据运动学公式可知打$B$点的速度为:
$v_{B} = \dfrac{h_{OC} - h_{OA}}{2T}$,其中$T = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{50}s=0.02\;\rm s$
代入数据解得:$v_{B} = \dfrac{(22.99 - 15.79) \times 10^{- 2}}{2 \times 0.02}\;\rm m/s = 1.8\;\rm m/s$
$E_{kB} = \dfrac{1}{2}mv_{B}^{2} = \dfrac{1}{2} \times 0.6 \times 1.8^{2}\;\rm J =0.97\;\rm J$
第二组同学按图乙将实验装置安装好后,让小球静止下垂时球心恰好通过光电门,用手把小球拉至与悬点等高且细线伸直,由静止释放小球,已知小球的质量为$m$,直径为$D$,细线长为$L$,当地重力加速度大小为$g$,测得小球通过光电门的时间为$\Delta t$,回答下列问题:
①小球通过光电门时的速度大小$v=$ ;
②若小球下落过程中机械能守恒,则应满足关系式$\dfrac{1}{2}mv^{2} = $ 。
①小球通过光电门时的速度大小:$v = \dfrac{D}{\Delta t}$
②若小球下落过程中机械能守恒,则减小得重力势能等于增加的动能,则$\dfrac{1}{2}mv^{2} = mg(L + \dfrac{D}{2})$
另一名同学提出,以上两小组同学所采用的实验方案中都会有误差出现,请你说出以上两小组同学所采用的实验方案中第二小组出现实验误差的一种可能原因: 。
实验方案中第二小组出现实验误差的可能原因是小球下落过程中受到空气阻力的作用(细线在下落过程中可能伸长,小球直径偏离光电门等)。
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