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

admin2017-12-18  25

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△Ep=_______J;
(2)棒的动能变化量△Ek=_______J,则△Ep_______△Ek(填“>”、“=”或“<”),造成此结果的原因有_______(至少写出一个)。(g=9.80m/s2,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,△Ep=mghCD=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,vC==1.12m/s,vD==1.6m/s,△Ek=1/2mvD2-mvC2=×0.5×(1.6)2-×0.5×(1.12)2=0.326,故△Ep>△Ek,因为存在阻力作用,部分能量转化为内能。
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