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(10分)某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律,实验的简易示意图如图甲所示,当有不透光物体从光电门间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。光电门传

网友投稿  2022-10-16 00:00:00  互联网

◎ 题目

(10分)某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律,实验的简易示意图如图甲所示,当有不透光物体从光电门间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。光电门传感器可测的最短时间为0.01ms。将挡光效果较好的黑色磁带(宽度为d)贴在透明直尺上,从一定高度由静止释放,并使其竖直通过光电门。某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间△ti与图中所示的高度差△hi,并将部分数据进行了处理,结果如下表所示。(取g=9.8 m/s2,注:表格中M为直尺质量)


次数
?ti(10-3s)
 (m·s-1)

?hi(m)
Mg?hi
1
1.56
2.85
 
 
 
2
1.46
3.05
0.59M
0.06
0.59M
3
1.37
3.25
1.22M
0.13
1.23M
4
1.30
3.42
1.79M
0.18
1.80 M
5
1.25
3.55
2.25M
0.23
2.26M
(1)从表格中数据可知,直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用求出的,请你简要分析该同学这样做的理由是:                                   。
(2)该同学用20等分的游标卡尺测量出黑色磁带的宽度,其示数如图乙所示,则d =_______mm。
(3)根据该实验表格数据,请在答题纸上绘出图像,由图像可得出结论:                   

◎ 答案

(1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度  (2分)(2)  4.45mm  (2分)
(3)在误差允许范围内,直尺在下落过程中机械能守恒(2分)

◎ 解析


试题分析:(1)宽度为d的黑色磁带位移极短,速度变化量小,平均速度接近于瞬时速度(2)游标卡尺的读数分两部分,一部分是游标尺零刻度线左侧读出主尺上毫米的整数部分即,另一部分是游标尺与主尺对齐的第条刻度线乘以精确度即,最终读数为(3)根据实验数据绘制图如下。根据图像可见增加的动能等于减少的重力势能,所以机械能守恒。

◎ 知识点

    专家分析,试题“(10分)某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律,实验的简易示意图如图甲所示,当有不透光物体从光电门间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。光电门传…”主要考查了你对  【实验:探究小车速度随时间变化的规律】,【实验:探究弹力与弹簧伸长的关系】,【实验:探究加速度与力、质量的关系】,【实验:探究功与速度变化的关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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