一交流发电机匀速转动时,其交变电动势,则下列说法正确的是
A. 在时,线圈中的磁通量为0
B. 该交流发电机线圈的转速为
C. 若加在标有“10V 20W”的灯泡的两端,灯泡能正常发光
D. 若线圈的转速加倍,角速度加倍,则交变电压的最大值、有效值加倍,频率不变
如图1所示,将打点计时器固定在铁架台上,用重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可验证机械能守恒定律.
①已准备的器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还需要的器材是__________(填字母代号).
A.直流电源、天平及砝码
B.直流电源、毫米刻度尺
C.交流电源.天平及砝码
D.交流电源、毫米刻度尺
②实验中需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某同学对实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案,这些方案中合理的是:__________.
A.用刻度尺测出物体下落的高度h,由打点间隔数算出下落时间t,通过v=gt计算出瞬时速度v
B.用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过计算出瞬时速度v
C.报据做匀变速直线运动时,纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,并通过计算得出高度h
D.用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时,纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v
③安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图2所示.图中O点为打点起始点,且速度为零.选取纸带上打出的连续点A、B、C、…作为计数点,测出其中E、F、G点距起始点O的距离分別为h1、h2、h3.已知重锤质量为m,当地重力加速度为g,计时器打点周期为T.为了验证此实验过程中机械能是否守恒,需要计算出从O点到F点的过程中,重锤重力势能的减少量△Ep=__________,动能的增加量△Ek=__________(用题中所给字母表示)
④实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量,关于这个误差下列说法正确的是__________.
A.该误差属于偶然误差
B.该误差属于系统误差
C.可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D.可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差
⑤某同学在实验中发现重锤增加的动能略小于重锤减少的重力势能,于是深入研究阻力对本实验的影响.若重锤所受阻力为f.重锤质量为m,重力加速度为g.他测出各计数点到起始点的距离h,并计算出各计数点的速度v,用实验测得的数据绘制出v2﹣h图线,如图3所示,图象是一条直线,此直线斜率k=__________(用题中字母表示).
已知当地的重力加速度g=9.8m/s2,由图线求得重锤下落时受到阻力与重锤所受重力的百分比为=__________% (保留两位有效数字).
利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验,从图示位置开始释放重锤。
(1)请指出图甲中的错误及不妥之处(只需写出两处)。
① ② ;
(2)改进实验中错误及不妥之处后,某同学经正确操作得到打点纸带,在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点,依次为1、2、3、4、5、6、7,测量各计数点到第一个打点的距离h,并正确求出打相应点时的速度v.各计数点对应的数据见下表:
计数点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
h(m) | 0.124 | 0.194 | 0.279 | 0.380 | 0.497 | 0.630 | 0.777 |
v(m/s) |
| 1.94 | 2.33 | 2.73 | 3.13 | 3.50 |
|
v2(m2/s2) |
| 3.76 | 5.43 | 7.45 | 9.80 | 12.30 |
|
请在图乙坐标中,描点作出v2~h图线;由图线可知,重锤下落的加速度g′= m/s2(保留三位有效数字);若当地的重力加速度g= 9.80m/s2,根据作出的图线,能粗略验证自由下落的重锺机械能守恒的依据 .
(3)某同学选用两个形状相同质量不同的重物a和b进行实验测得几组数据,画出的图象如图丙所示,求出图线的斜率k,由图象可知a的质量m1 b的质量m2(选填“大于”或“小于”)。造成以上原因是实验过程中存在各种阻力,已知实验所用重物的质量m2=0.052kg,当地重力加速度g=9.78m/s2,则重物所受的平均阻力f= N。(结果保留两位有效数字)
图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置,某同学完成了一系列实验操作后,得到了如图乙所示的一条纸带。现选取纸带上某清晰的点标为0,然后每两个计时点取一个计数点,分别标记为1、2、3、4、5、6,用刻度尺量出计数点l、2、3、4、5、6与0点的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5、h6。(重力加速度为g)
(1)已知打点计时器的打点周期为T,可求出打各个计数点时对应的速度分别为v1、v2、v3、v4、v5,其中v5的计算式v5=_____。
(2)若重锤的质量为m,取打点0时重锤所在水平面为参考平面,分别算出打各个计数点时对应重锤的势能Epi和动能Eki,则打计数点3时对应重锤的势能Ep3=_____ (用题中所给物理量的符号表示);接着在E—h坐标系中描点作出如图丙所示的Ek-h和Ep-h图线,求得Ep-h图线斜率的绝对值为k1,Ek-h图线的斜率为k2,则在误差允许的范围内,k1_____k2(填“>”、“<”或“=”)时重锤的机械能守恒。
(3)关于上述实验,下列说法中正确的是_____
A.实验中可用干电池作为电源 |
B.为了减小阻力的影响,重锤的密度和质量应该适当大些 |
C.实验时应先释放纸带后接通电源 |
D.图丙Ek—h图线纵轴上的截距表示重锤经过参考平面时的动能 |
(4)无论如何改进实验方法和措施,总有重力势能的改变量大于动能的改变量,原因是:_____。
利用右图甲的实验装置可探究重物下落过程中物体的机械能守恒问题.如图乙给出的是实验中获取的一条纸带,点O为电火花打点计时器打下的第一个点,分别测出若干连续点A、B、C…与O点的距离h1=70.99cm、h2=78.57cm、h3=86.59cm…如图所示,已知重物的质量为m=100g,g取9.80m/s2,请回答下列问题:(所有结果均保留三位有效数字)
(1)下列有关此实验的操作中正确的是: ____________
A.重物应靠近打点计时器,然后再接通电源放开纸带让重物带动纸带自由下落
B.重物应选择质量大、体积小、密度大的材料
C.实验时采用的电源为4—6V的低压交流电源
D.计算B点的瞬时速度时既可用也可用
来求解
(2)在打下点O到打下点B的过程中重物动能的增量为△Ek=_____J,重物重力势能的减少量为△EP =_______J。
(3)取打下O点时重物的重力势能为零,计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能EK和重力势能EP,建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示EK和EP,根据以上数据在图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。已求得图线Ⅰ斜率的绝对值为k1,图线Ⅱ的斜率的绝对值为k2,则可求出重物和纸带下落过程中所受平均阻力为_______(用k1和k2表示)。
利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图所示,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的小球相连;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点到光电门B处的距离,b表示遮光片的宽度,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v,实验时滑块在A处由静止开始运动。
(1)某次实验测得倾角θ=30°,重力加速度用g表示,滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk=________,系统的重力势能减少量可表示为ΔEP=__________,在误差允许的范围内,若ΔEk=ΔEP,则可认为系统的机械能守恒;(用题中所给字母表示)
(2)按上述实验方法,某同学改变A、B间的距离,得到滑块到B点时对应的速度,作出v2—d图象如图所示,并测得M=m,则重力加速度g=____________m/s2。