某兴趣小组的同学用如图*所示装置验*机械能守恒定律,轻绳一端固定在光滑固定转轴O处,另一端系一小球,已知当地重...
问题详情:
某兴趣小组的同学用如图*所示装置验*机械能守恒定律,轻绳一端固定在光滑固定转轴O处,另一端系一小球,已知当地重力加速度为g。
(1)小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门,用螺旋测微器测出了小球的直径,如图乙所示,则小球的直径d=______mm。使小球在竖直面内做圆周运动,测出小球经过最高点的挡光时间为Δt1,经过最低点的挡光时间为Δt2。
(2)小*同学在光滑水平转轴O处安装了一个拉力传感器。现使小球在竖直平面内做圆周运动,通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1,在最低点时绳上的拉力大小是F2。
(3)如果要验*小球从最低点到最高点机械能守恒,小明同学还需要测量的物理量有______(填字母代号)。小*同学还需要测量的物理量有______(填字母代号)。
A.小球的质量m B.轻绳的长度l C.小球运行一周所需要的时间T
(4)根据小明同学的思路,请你写出验*小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式:______。
(5)根据小*同学的思路,请你写出验*小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式:______。
【回答】
5.700 B A =4gl F2-F1=6mg
【详解】
(1)螺旋测微器固定刻度读数为5.5 mm,可动刻度读数为20.0×0.01 mm,故最终读数为两者相加,即5.700 mm。 (3)根据小明同学的实验方案,小球在最高点的速度大小为
小球在最低点的速度大小为
设轻绳长度为L,则从最低点到最高点依据机械能守恒定律有
化简得
所以小明同学还需要测量的物理量是轻绳的长度l,故选B; 根据小*同学的实验方案,设小球做圆周运动的半径为r,则小球在最低点有
在最高点有
从最低点到最高点依据机械能守恒定律有
联立方程化简得
F2-F1=6mg
所以小*同学还需要测量的物理量就是小球的质量m,故选A。 (4)由(3)可知,根据小明同学的思路,验*小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为
(5)由(3)可知,根据小*同学的思路,验*小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为
F2-F1=6mg。
知识点:实验:验*机械能守恒定律
题型:实验,探究题
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