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如图甲所示,用包有白纸的质量为0.5(kg)的圆柱棒代替纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动,代替打点计时器。当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔转动就在圆柱棒表面的纸上画出记号,如图乙所示,设毛笔接触棒时不影响棒的运动。测得记号
如图甲所示,用包有白纸的质量为0.5(kg)的圆柱棒代替纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动,代替打点计时器。当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔转动就在圆柱棒表面的纸上画出记号,如图乙所示,设毛笔接触棒时不影响棒的运动。测得记号
admin
2017-12-18
42
问题
如图甲所示,用包有白纸的质量为0.5(kg)的圆柱棒代替纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动,代替打点计时器。当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔转动就在圆柱棒表面的纸上画出记号,如图乙所示,设毛笔接触棒时不影响棒的运动。测得记号之间的距离依次为20.0mm、44.0mm、68.0mm、92.0mm、116.0mm、140.0mm,已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样,由此研究圆柱棒的运动情况。根据以上内容,回答下列问题:
(1)根据图乙所给的数据,记号C、D之间重力势能的变化量△E
p
=_______J;
(2)棒的动能变化量△E
k
=_______J,则△E
p
_______△E
k
(填“>”、“=”或“<”),造成此结果的原因有_______(至少写出一个)。(g=9.80m/s
2
,结果保留三位有效数字)
选项
答案
(1)0.333; (2)0.326;>;因为存在阻力作用,部分能量转化为内能。
解析
(1)根据合运动与各个分运动具有等时性,故从C下落到D所需时间为电动机转动一周所用时间,t=60/1200s=.005s,△E
p
=mgh
CD
=0.5×9.80×0.068=0.333;
(2)根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,v
C
=
=1.12m/s,v
D
=
=1.6m/s,△E
k
=1/2mv
D
2
-
mv
C
2
=
×0.5×(1.6)
2
-
×0.5×(1.12)
2
=0.326,故△E
p
>△E
k
,因为存在阻力作用,部分能量转化为内能。
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