精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情
3.如圖某位同學設計了一個驗證機械能守恒的實驗.所用器材有:質量m=0.2kg的小球、壓力傳感器、半徑為1.2m,內徑稍大于小球直徑的$\frac{3}{4}$圓管.把$\frac{3}{4}$圓管軌道ABC固定在豎直平面內,使小球從A點正上方某位置由靜止下落,剛好能進入細圓管.實驗時忽略空氣阻力,g取9.8m/s2,實驗結果保留三位有效數字.完成下列填空:
(1)改變小球離A點的高度h,實驗時發(fā)現當h1=1.5m時,小球從C點水平飛出后恰好能落到A點,用vC表示小球通過C點時的速度,則小球從A點到C點的過程中有mg(h1-R)等于$\frac{1}{2}$mvC2(選填“大于”、“小于”、“等于”);
(2)再次改變小球離A點的高度h,實驗發(fā)現當小球運動到C點時恰好靜止,而小球通過最低點B時B點處的壓力傳感器的讀數為9.8N,若用vB表示小球通過B點時的速度,則小球從B點到C點的過程中有2mgR等于$\frac{1}{2}$mvB2
(3)通過(1)、(2)的實驗數據,可以得出的結論是:小球與地球組成的系統(tǒng)機械能守恒(選填“守恒”、“不守恒”、“無法判斷”),實驗(2)中小球離A點的距離h大于(選填“大于”、“小于”、“等于”)h1

分析 (1)根據小球從C點水平飛出后恰好能落到A點,運用平拋運動規(guī)律,從而求得此位置的速度大小,再結合題目數據,即可判定它們的大小關系;
(2)根據小球運動到C點時恰好靜止,再結合小球通過最低點B時B點處的壓力傳感器的讀數為9.8N,依據牛頓第二定律,求得在B點速度大小,結合題目數據,即可判定它們的大小關系;
(3)根據以上結論,從而確定機械能能否守恒,依據動能定理,即可判定大。

解答 解:(1)小球從C點水平飛出后恰好能落到A點,用vC表示小球通過C點時的速度,則有:R=vCt,R=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$,
那么$\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}=\frac{1}{2}×0.2×\frac{9.8×1.2}{2}J=0.588J$,
而小球從A點到C點的過程中有:mg(h1-R)=0.2×9.8×(1.5-1.2)J=0.588J,
因此有:$mg({h}_{1}-R)=\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}$.
(2)小球通過最低點B時B點處的壓力傳感器的讀數為9.8N,根據牛頓第二定律,則有:N-mg=$m\frac{{{v}_{B}}^{2}}{R}$,
而小球運動到C點時恰好靜止,則從B到C點,由動能定理,有:$-mg•2R=0-\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$,
由上解得:$\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×0.2×4×9.8×1.2=4.704J$,而2mgR=2×0.2×9.8×1.2J=4.704J.
由上可知,2mgR=$\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}$.
(3)通過(1)、(2)的實驗數據,可以得出的結論是:小球與地球組成的系統(tǒng)機械能守恒,實驗(1)中小球離開A點后,到達C點時,仍有速度,而實驗(2)中小球離開A點后,到達C點時,沒有速度,因此實驗(2)中小球離A點的距離h大于h1
故答案為:(1)等于;(2)等于;(3)守恒,大于.

點評 考查平拋運動的處理規(guī)律,掌握牛頓第二定律的應用,注意小球到達最高點C點的速度不同,同時理解動能定理的運用,及過程的選取與功的正負,最后通過數據來確定機械能是否守恒,從而判定是否有摩擦力.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

15.如圖所示,用“碰撞試驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系.
(1)試驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通過僅C(填選項前的序號),間接地解決這個問題.
A.小球開始釋放高度h             
B.小球拋出點距地面得高度H
C.小球做平拋運動的射程
(2)圖1中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影.實驗時,先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程OP.然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復.接下來要完成的必要步驟是ACE(填選項前的符號)
A.用天平測量兩個小球的質量m1、m2
B.測量小球m1開始釋放高度h
C.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N
D.測量拋出點距地面的高度H
E.測量平拋射程OM、ON
(3)若兩球相碰前后的動量守恒,其表達式可表示為m1OP=m1OM+m2ON(用(2)中測量的量表示);若碰撞是彈性碰撞.那么還應滿足的表達式為m1OP2=m1OM2+m2OP2    (用(2)中測量的量表示)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

16.如圖所示為帶正電的空心導體球殼,A、B、C分別為球殼外表面、球殼內和球殼內表面上的三點,則這三點的電勢關系是( 。
A.φA>φB>φCB.φABCC.φA>φBCD.φA<φB<φC

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.如圖所示,一小型發(fā)電廠通過升壓.降壓變壓器把電能輸送給用戶.已知發(fā)電廠的輸出功率為50kW,輸出電壓為500V,升壓變壓器原.副線圈匝數比為1:5,兩個變壓器間輸電導線的總電阻R=15Ω,降壓變壓器的輸出電壓為220V.不計輸電過程中電抗造成電壓的損失,變壓器均視為理想變壓器.則下列說法不正確是( 。
A.輸電導線上損失的電壓為300V
B.降壓變壓器原線圈的功率為46kW
C.降壓變壓器原副線圈匝數之比為10:1
D.若用戶安裝的都是“220V 40W”的日光燈,則允許同時開1100盞燈讓其正常發(fā)光

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

18.如圖所示為遠距離交流輸電的簡化電路圖,發(fā)電廠的輸出電壓是U,用等效總電阻是r的兩條輸電線輸電,輸電線路中的電流是I1,其末端間的電壓為U1.在輸電線與用戶間連有一理想變壓器,流入用戶端的電流為I2.則( 。
A.用戶端的電壓為$\frac{{{U_1}{I_1}}}{I_2}$B.輸電線上的電壓降為U-U1
C.理想變壓器的輸入功率為I12rD.輸電線路上損失的電功率為I12r

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

8.風能是一種環(huán)保能源.風力發(fā)電是將風的動能轉化為電能的過程,設空氣的密度為ρ,水平風速為v,風力發(fā)電機有3個葉片,每個葉片迎風垂直面積為S.設風能轉化為電能的效率為η,那么該風力發(fā)電機的電功率P=$\frac{3}{2}η{ρSv}^{3}$.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

15.狼群獵捕麋鹿等大型動物時常常采用接力追擊方法.現在第一只狼A發(fā)現他的正前方500米處有一鹿群,于是它確定獵捕其中最大的一只鹿M.當狼A潛行300米后發(fā)動攻擊.假設所有的狼每間隔90米成一直線排列,每當前一只狼跑到時下一只都立即由靜止出發(fā),加速度3m/s2加速運動,6秒后勻速運動到下一只狼,如此接力追擊.當鹿M發(fā)現狼A攻擊的同時立即由靜止開始,加速度為2m/s2加速運動,5秒后勻速運動.假設鹿與狼奔跑在同一條直線上.
(1)當狼A跑到下一只狼B的時刻,狼A距離鹿M多遠?
(2)當狼B跑到下一只狼C的時刻,狼B距離鹿M多遠?
(3)第幾只狼可以捕獲鹿M?共要多長時間?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

12.當8L的理想氣體被等溫壓縮至6L時,壓強的變化量是3×104Pa,則氣體原來的壓強P1=$9×1{0}_{\;}^{4}$Pa,等溫壓縮后的壓強P2=$1.2×1{0}_{\;}^{5}$Pa.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

13.三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球作勻速圓周運動,如圖所示,已知MA=MB>MC,則對于三個衛(wèi)星,正確的是(  )
A.運行線速度關系為 υA<υB<υC
B.運行周期關系為 TA=TB<TC
C.向心力大小關系為 FA>FB>FC
D.運行半徑與周期關系為$\frac{{{R}_{A}}^{3}}{{{T}_{A}}^{2}}$=$\frac{{{R}_{B}}^{3}}{{{T}_{B}}^{2}}$=$\frac{{{R}_{C}}^{3}}{{{T}_{C}}^{2}}$

查看答案和解析>>

同步練習冊答案