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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
在利用图甲所示装置验证机械能守恒定律的实验时,先接通电源,再释放重物,得到图乙所示的一条纸带。
除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的器材是 $(\quad\ \ \ \ )$(填字母)
交流电源
","刻度尺
","天平(含砝码)
"]电磁打点计时器需要连接交流电源。需要用到刻度尺测量纸带上计数点之间的距离。由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去,所以不需要天平测量重物的质量。还必须使用的器材是交流电源和刻度尺,故$\rm AB$正确,$\rm C$错误。
故选:$\rm AB$。
在纸带上选取三个连续打出的点$A$、$B$、$C$,测得它们到起始点$O$的距离分别为$h_{A}$、$h_{B}$、$h_{C}$。已知当地重力加速度为$g$,打点计时器打点的周期为$T$,重物的质量为$m$。从打$O$点到打$B$点的过程中,重物的重力势能的减少量|$\Delta E_{p}$|$=$ ,动能的增加量$\Delta E_{k}=$ 。在误差允许的范围内,若得到的实验结果|$\Delta E_{p}$| $\Delta E_{k}$(填“大于、小于或等于”),则可验证机械能守恒定律。实验时由于受到阻力的影响,重力势能的减少量应 动能的增加量(填“大于、小于或等于”)。
从打$O$点到打$B$点的过程,重物的重力势能的减少量为:|$\Delta E_{p}$|$=mgh_{B}$
根据打点纸带测量速度的原理可得打$B$点时重物的速度大小为:$v_{B} = \dfrac{h_{C} - h_{A}}{2T}$
可得从打$O$点到打$B$点的过程,重物的动能的增加量为:$\Delta E_{k} = \dfrac{1}{2}mv_{B}^{2} = \dfrac{m(h_{C} - h_{A})^{2}}{8T^{2}}$
在误差允许的范围内,若得到的实验结果|$\Delta E_{p}$|$=\Delta E_{k}$,则可验证机械能守恒定律。
实验时由于受到阻力的影响,则减少的重力势能有一部分转化为内能,使得重力势能的减少量大于动能的增加量。
某同学在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点$O$的距离$h$,计算出对应计数点的重物速度$v$,描绘出$v^{2}-h$图像,如果要证明重物下落过程机械能守恒,则所绘图像需满足什么条件? 。
根据机械能守恒可得:$mgh = \dfrac{1}{2}mv^{2}$,解得:$v^{2}=2gh$
可知要证明重物下落过程机械能守恒,则描绘出的$v^{2}﹣h$图像需满足的条件为:过原点且斜率为$2g$的倾斜直线。
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