与打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图1所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用图2所示装置验证机械能守恒定律.图中AB是固定的光滑斜面,斜面的倾角为30°,1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门,与它们连接的光电计时器都没有画出.让滑块从斜面的顶端滑下,光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10﹣2s、2.00×10﹣2s.已知滑块质量为2.00kg,滑块沿斜面方向的宽度为5.00cm,光电门1和2之间的距离为0.540m,g=9.80m/s2,取滑块经过光电门时的速度为其平均速度.
①滑块通过光电门1时的速度v1= m/s,通过光电门2时的速度v2= m/s:
②滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为 J,重力势能的减少量为 J.(计算结果保留3位有效数字).
某研究性学习小组用如图(a)所示装置验证机械能守恒定律。让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置,若不考虑空气阻力,小球的机械能应该守恒,即,但直接测量摆球到达B点的速度v比较困难,现利用平抛的特性来间接地测出v。
如图(a)中,悬点正下方一竖直立柱上 放置一个与摆球完全相同的小球(OB等于摆线长),当悬线摆至B处,摆球与小球发生完全弹性碰撞(速度互换),被碰小球由于惯性向前飞出作平抛运动。在地面上放上白纸,上面覆盖着复写纸,当小球落在复写纸上时,会在下面白纸上留下痕迹。用重锤线确定出A、B点的投影点N、M。重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放),球的落点痕迹如图(b)所示,图中米尺水平放置,零刻度线与M点对齐。用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2,算出A、B两点的竖直距离,再量出M、C之间的距离x,即可验证机械能守恒定律。(已知重力加速度为g,两球的质量均为m。)
(1)根据图(b)可以确定小球平抛时的水平射程为 m。
(2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v0 = 。
(3)此实验中,小球从A到B过程重力势能的减少量ΔEP = ,动能的增加量EK=
若要验证此过程中摆球的机械能守恒,实验数据应满足一个怎样的关系 。(用题中的符号表示)
将一个物体以初动能E0竖直向上抛出,设所受阻力大小恒定,落回地面时物体的动能为E0/2。若将它以初动能4E0竖直向上抛出,则它在上升到最高点的过程中,重力势能变化了 ;落回地面时的动能为 。
质量为10 kg的物体静止在地面上,现用120 N的竖直拉力提升物体,g取10 m/s2.在物体上升10 m时,拉力做功_________J,物体动能增加_________J,重力势能增加_________J.
将重为50 N的物体沿着竖直方向向上匀速吊起10 m高,此过程中物体的重力势能变化了_________J,拉力对物体做功_________J.若物体以1 m/s2的加速度上升10 m高,此过程中物体的重力势能变化了_________J,拉力对物体做了_________J的功(g取10 m/s2).
如图7-5-9所示,劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2拴接,劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2拴接,下端压在桌面上(不拴接),整个系统处于平衡状态.现施力将物块1缓慢地竖直上提,直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面.在此过程中,物块2的重力势能增加了_______,物块1的重力势能增加了_______.
图7-5-9
质量为60 kg的人,爬上高出地面20 m的平台,他克服重力做功__________________J,他的重力势能增加__________________J.
如下图7-5-7所示,质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左运动,起始点A与轻弹簧O端的距离为s,物体与水平面间的动摩擦因数为μ,物体与弹簧相撞后,弹簧的最大压缩量为x.则弹簧被压缩到最短时,弹簧具有的弹性势能为_________________.
图7-5-7
如图所示为一上细下粗的容器,上部横截面积为S,下部横截面积为2S,内有密度为ρ的液体,容器的底部有高为h的气泡,当气泡上升,从细部升出液面时(液面仍在细部),重力所做的功为___________.
如图7-5-9所示,质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左运动,起始点A与一弹簧O端距离为s,物体与水平面间的动摩擦因数为μ,物体与弹簧相碰后,弹簧的最大压缩量为x,则弹簧被压缩至最短时,弹簧具有的弹性势能为________.
图7-5-9
如图所示,劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2拴接,劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2拴接,下端压在桌面上不拴接,整个系统处于竖直平衡状态.现施力将物块1缓慢地竖直上提,直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面,在此过程中,物块2的重力势能增加了____________,物块1的重力势能增加了____________.
如图所示,小球质量为m,大小不计,右边圆轨道半径为R,小球从h=3R处沿斜面滑下后,又沿圆轨道滑到最高点P处,在这一过程中,重力对小球所做的功为___________,小球重力势能减少了_____________.
试题篮
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