Loading [MathJax]/jax/output/CommonHTML/jax.js
12.利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌;導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長方形遮光片的滑塊,其總質(zhì)量為M,左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的小球相連;遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直;導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門,可以測(cè)量遮光片經(jīng)過光電門時(shí)的擋光時(shí)間,用d表示A點(diǎn)到光電門B處的距離,b表示遮光片的寬度,將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度.實(shí)驗(yàn)時(shí)滑塊在A處由靜止開始運(yùn)動(dòng),測(cè)得遮光片經(jīng)過光電門時(shí)的擋光時(shí)間t.
(1)滑塊通過B點(diǎn)的瞬時(shí)速度可表示為vB=t(用題中字母表示);
(2)某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得傾角θ=30°,滑塊從A處到達(dá)B處時(shí),m和M組成的系統(tǒng)動(dòng)能增加量可表示為△EK=M+m22t2,滑塊從A處到達(dá)B處的過程中,系統(tǒng)的重力勢(shì)能減少量可表示為△EP=(m-M2)gd,在誤差允許的范圍內(nèi),若△EK=△EP,則可認(rèn)為系統(tǒng)的機(jī)械能守恒;重力加速度用g表示(用題中字母表示).

(3)在(2)描述的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)改變A、B間的距離,作出的v2-d圖象如圖2所示,并測(cè)得M=m,則重力加速度g=9.6 m/s2

分析 (1)由于光電門的寬度d很小,所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度.
(2)根據(jù)重力做功和重力勢(shì)能之間的關(guān)系可以求出重力勢(shì)能的減小量,根據(jù)起末點(diǎn)的速度可以求出動(dòng)能的增加量;根據(jù)功能關(guān)系得重力做功的數(shù)值等于重力勢(shì)能減小量.
(3)根據(jù)圖象的物理意義可知,圖象的斜率大小等于物體的重力加速度大�。�

解答 解:(1)由于光電門的寬度b很小,所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度.
滑塊通過光電門B速度為:vB=\frac{t};
(2)滑塊從A處到達(dá)B處時(shí)m和M組成的系統(tǒng)動(dòng)能增加量為:△E=12(M+m)(t2=M+m22t2;
系統(tǒng)的重力勢(shì)能減少量可表示為:△Ep=mgd-Mgdsin30°=(m-M2)gd;
比較△Ep和△Ek,若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等,即可認(rèn)為機(jī)械能是守恒的.
(3)根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒有:12(M+m)v2=(m-M2)gd; 
則v2=2×mM2M+mgd
若v2-d圖象,則圖線的斜率:k=2×mM2M+mg;
由圖象可知,k=2.40.5;
則有:g=M+mmM2×k2
代入數(shù)據(jù)得:g=9.6m/s2
故答案為:(1)\frac{t};(2)M+m22t2,(m-M2)gd;(3)9.6

點(diǎn)評(píng) 了解光電門測(cè)量瞬時(shí)速度的原理.
實(shí)驗(yàn)中我們要清楚研究對(duì)象和研究過程,對(duì)于系統(tǒng)我們要考慮全面,掌握系統(tǒng)機(jī)械能守恒處理方法,注意圖象的斜率的含義.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí),讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng),通過描點(diǎn)法畫出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡,下面列出了一些操作要求,你認(rèn)為不正確的是( �。�
A.通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平
B.每次釋放小球時(shí)必須從同一位置靜止開始釋放
C.斜槽和小球的摩擦?xí)黾訉?shí)驗(yàn)誤差,所以必須保證斜槽光滑
D.要使描出的軌跡更好地反映真實(shí)運(yùn)動(dòng),記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.如圖所示,傾角為θ、光滑的斜面體固定在水平面上,底端有垂直斜面的擋板,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧,下端拴接著質(zhì)量為M的物體B,上端放著質(zhì)量為m的物體P(P與彈簧不拴接).現(xiàn)沿斜面向下壓P一段距離釋放,它就沿斜面上下做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振動(dòng)過程中,P始終沒有離開彈簧.試求:
(1)P振動(dòng)的振幅的最大值;
(2)P以最大振幅振動(dòng)時(shí),B對(duì)擋板的最大壓力.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

20.如圖,一半徑為R=1m的光滑圓形軌道豎直放置,一傾角為θ=37°的粗糙斜面與圓形軌道相切,斜面上端為平臺(tái)并與圓形軌道最高點(diǎn)等高,斜面動(dòng)摩擦因素為μ=0.75,一人在平臺(tái)上距斜面上端A點(diǎn)水平距離為x處以一定的初速度水平拋出一質(zhì)量為m=1kg的物體(可看著質(zhì)點(diǎn)),設(shè)拋出點(diǎn)高度為H,要使物體剛好能沿斜面AB相切的初速度由A點(diǎn)切入斜面,則:
(1)寫出H、x應(yīng)滿足的關(guān)系式?
(2)要使物體能通過圓弧最高點(diǎn),物體拋出時(shí)的高度H應(yīng)多大?(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

7.游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為1.036cm.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

17.如圖所示,直線MN是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線(方向未畫出).虛線是一帶電粒子只在電場(chǎng)力的作用下,由a到b的運(yùn)動(dòng)軌跡,軌跡為一拋物線.下列判斷正確的是( �。�
A.電場(chǎng)線MN的方向一定是由M指向N
B.帶電粒子由a運(yùn)動(dòng)到b的過程中動(dòng)能一定逐漸減小
C.帶電粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能
D.帶電粒子在a點(diǎn)的加速度一定大于在b點(diǎn)的加速度

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

4.物體在某段運(yùn)動(dòng)過程中,下列說法正確的是( �。�
A.瞬時(shí)速度的方向一定與位移方向相同
B.瞬時(shí)速度的大小和方向始終不變
C.某時(shí)刻的速度2m/s大于另一時(shí)刻的速度-3m/s
D.瞬時(shí)速度的大小和方向都可能發(fā)生改變

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

1.如圖所示,小球自斜面頂端A由靜止滑下,在斜面底端B進(jìn)入半徑為R的圓形軌道,小球剛好能通過圓形軌道的最高點(diǎn)C,已知A、B兩點(diǎn)間高度差為3R,試求整個(gè)過程中摩擦力對(duì)小球所做的功.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

2.下列說法正確的是( �。�
A.奧斯特在實(shí)驗(yàn)中觀察到電流的磁效應(yīng),該效應(yīng)揭示了電和磁之間存在聯(lián)系
B.安培根據(jù)通電螺線管的磁場(chǎng)和條形磁鐵的磁場(chǎng)的相似性,提出了分子電流假說
C.電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方,電勢(shì)也為零
D.任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度總是指向該點(diǎn)電勢(shì)降落最快的方向

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案