现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t。用d表示A点到导轨底端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A ,B两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图;
(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为 。动能的增加量可表示为 。若在运动过程中机械能守恒,与s的关系式为
= ____________.
(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
s(m) |
0.600 |
0.800 |
1.000 |
1.200 |
1.400 |
t(ms) |
8.22 |
7.17 |
6.44 |
5.85 |
5.43 |
1/t2(104s-2) |
1.48 |
1.95 |
2.41 |
2.92 |
3.39 |
以s为横坐标,为纵坐标,在答题卡上图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点;根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k= ×104m-1·s-2 (保留3位有效数字)。
由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出直线的斜率k0,将k和k0进行比较,若其差值在试验允许的范围内,则可认为此试验验证了机械能守恒定律。
验证动量守恒定律实验按照如图所示的那样安装好装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端,被碰小球放在槽前端边缘处,在地面上铺白纸、复写纸,可以记下小球落地点的平均位置。
实验要求:mAmB(填>,=,<)通常要测出P点的平均位置,让小球(填A或B)多次从斜槽上同一位置滚下,
用尽可能小的圆把所有小球落点圈在里面,圆心P就是落点的平均位置,若系统动量守恒,则有表达式(用mA、mB、OM、对该实验结论有无影响(填有0P、ON等表述),实验中由于轨道不光滑,或无)
如图为某同学在“研究匀变速直线运动”的实验打出的纸带的一部分,其中A、B、C为三个计数点,已知此物体做匀变速直线运动,打点计时器使用50Hz的交流电,测得AB=3.27cm,AC=8.00cm,则物体的加速度a=m/s。
如图所示,在倾角为300的斜面上,以3J的动能水平抛出一物体,当这个物体落到斜面上某一点时,它的动能为J。
某汽车的质量,汽车发动机的额定功率
,该汽车在水平路面上做直线运动,阻力恒为车重的0.1倍,取g=10m/s
。若汽车以额定功率起动和行驶,则它能达到的最大速度
__________m/s;若汽车从静止开始以
的加速度做匀加速直线运动,则汽车作匀加速直线运动过程所能达到的最大速度
__________m/s。
某发电厂用 的电压将电能输出到远处的用户,后改为用 的电压,在既有输电线路上输送同样的电功率。前后两种输电方式消耗在输电线上的电功率之比为。要将 的电压升高到 ,若变压器原线圈的匝数为180匝,则副线圈的匝数应该是匝。