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(1)探究能力是物理学研究的重要能力之一,物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能,转动动能的大小与物体转动的角速度有关,为了研究砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系,某同学采

题目详情
(1)探究能力是物理学研究的重要能力之一,物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能,转动动能的大小与物体转动的角速度有关,为了研究砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系,某同学采用了下述实验方法进行探究:先让砂轮由动力带动匀速旋转测得其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,由于克服转轴间摩擦力做功,砂轮最后停下,测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n,通过分析实验数据,得出结论.经实验测得的几组ω和n如下表所示:
ω/rad•s-1 0.5 1 2 3 4
n 5.0 20 80 180 320
Ek/J
另外已测得砂轮转轴的直径为1cm,转轴间的摩擦力为
10
π
N
①计算出砂轮每资助脱离动力的转动动能,并填入上表中
②由上述数据推导出砂轮转动动能与角速度的关系式为
E
 
k
=2
w
2
 
E
 
k
=2
w
2
 

(2)应用《伏安法测电阻》时,由于电压表、电流表内阻的影响,使得测量结果存在着误差,而按图中所示的电路进行测量,则可以避免由电压表和电流表内阻所带来的误差.电流表和电压表的量程分别用0~0.6A和0~3V档.
①请在下列横线上简要写出还未完成的主要操作步骤,并用字母表达相应测量值
a.闭合开关S1、S2接2,调节Rp和R´p,使电压表和电流表的读数尽可能大,读出电流表和电压表读数I2、U2
b.保持Rp不变
S2接1,调节R´p,使电压表和电流表的读数尽可能大,读出此时电压表和电流的读数
I
 
1
U
 
1
S2接1,调节R´p,使电压表和电流表的读数尽可能大,读出此时电压表和电流的读数
I
 
1
U
 
1

②请推导出待测电阻Rx的表达式.
③用线把实物图按电路图连成测量电路,请将图中未连的线完成.
▼优质解答
答案和解析
解(1)①根据题意砂轮脱离动力时的动能为:
E
 
k
=
W
 
,而转轴克服摩擦力做的功为:
W
 
=nf•2πr=n
10
π
πd=10nd
所以表中各空依次为:0.5、2、8、18、32;
②根据题意应有:
E
 
k
=
1
2
m
v
2
 
=
1
2
m(r•w
)
2
 

根据动能定理可知:
E
 
k
=
W
 

W
 
=n
10
π
•2πr=20nr,
联立有:
1
2
mw
2
 
=20nr
将n=5,w=0.5,
W
 
=0.5代入上式可得:m=4,
所以:
E
 
k
=2
w
2
 

(2)b、S2接1,调节R´p,使电压表和电流表的读数尽可能大,读出此时电压表和电流的读数
I
 
1
U
 
1

②由欧姆定律可知U2=I2(Rx+Rp+RA),
U
 
1
=
I
 
1
(Rp+RA
解得Rx=
U2
I2
作业帮用户 2017-11-08 举报
问题解析
本题(1)①的关键是根据动能定理找出动能与转轴克服摩擦力做功的关系式,然后求出克服摩擦力做的功即可;②题的关键是根据动能定理找出动能
E
 
k
与克服摩擦力做功的关系式,并将表中任意一组数据代入即可求出砂轮的质量,然后即可求出动能与角速度的表达式;题(2)的关键是将电流表看做一电阻,根据欧姆定律写出表达式,然后解出待测电阻表达式即可.
名师点评
本题考点:
伏安法测电阻;探究影响摩擦力的大小的因素.
考点点评:
对实验问题,应根据物理规律写出有关各物理量的表达式,然后求出所要测量的物理量即可.
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