利用圖(a)實驗可粗略測量人吹氣產生的壓強.兩端開口的細玻璃管水平放置,管內塞有潮濕小棉球,實驗者從玻璃管的一...
問題詳情:
利用圖(a)實驗可粗略測量人吹氣產生的壓強.兩端開口的細玻璃管水平放置,管內塞有潮濕小棉球,實驗者從玻璃管的一端A吹氣,棉球從另一端B飛出,測得玻璃管內部截面積S,距地面高度h,棉球質量m,開始時的靜止位置與管口B的距離x,落地點C與管口B的水平距離l.然後多次改變x,測出對應的l,畫出l2﹣x關係圖線,如圖(b)所示,並由此得出相應的斜率k.
(1)若不計棉球在空中運動時的空氣阻力,根據以上測得的物理量可得,棉球從B端飛出的速度v0= .
(2)假設實驗者吹氣能保持玻璃管內氣體壓強始終為恆定值,不計棉球與管壁的摩擦,重力加速度g,大氣壓強p0均為已知,利用圖(b)中傾斜直線的斜率k可得,管內氣體壓強p=.
(3)考慮到實驗時棉球與管壁間有摩擦,則(2)中得到的p與實際壓強相比 (填“偏大”或“偏小”).
【回答】
考點: 動能定理的應用;平拋運動.
專題: 壓軸題.
分析: (1)棉球從B端飛出做平拋運動,可以根據平拋運動的基本公式解出速度v0;
(2)根據壓強公式求出壓力F,運用動能定理求出l2﹣x的關係,其斜率等於k,這樣就可以求出管內氣體壓強p;
(3)考慮到實驗時棉球與管壁間有摩擦,所以除了壓力做功外,摩擦力對棉球做負功,再運用動能定理求出l2﹣x的關係,其斜率等於k,這樣就可以比較壓強偏大還是偏小.
解答: 解:(1)棉球從B端飛出做平拋運動,根據平拋運動的基本公式得:
l=v0t,h=
解得:v0=l
(2)設玻璃管內氣體壓強始終為p,不計棉球與管壁的摩擦,對棉球從靜止到B點的運動過程運用動能定理得:
(p﹣p0)Sx=
(p﹣p0)Sx=
所以l2==kx
所以
解得:p=p0+
(3)考慮到實驗時棉球與管壁間有摩擦,設摩擦力為f,所以除了壓力做功外,摩擦力對棉球做負功,
再運用動能定理得:
(p實﹣p0)Sx﹣fx=
l2==kx
所以
解得:p實=p0+
很明顯,(2)中得到的p與實際壓強相比偏小.
故*為:l;p0+;偏小.
點評: 該題考查了平拋運動的基本規律與壓強的相關計算,要求同學們學會熟練運用動能定理解題,比較簡潔、方便,本題難度不大.
知識點:動能和動能定律
題型:實驗,探究題