问题详情:
利用图(a)实验可粗略测量人吹气产生的压强.两端开口的细玻璃管水平放置,管内塞有潮湿小棉球,实验者从玻璃管的一端A吹气,棉球从另一端B飞出,测得玻璃管内部截面积S,距地面高度h,棉球质量m,开始时的静止位置与管口B的距离x,落地点C与管口B的水平距离l.然后多次改变x,测出对应的l,画出l2﹣x关系图线,如图(b)所示,并由此得出相应的斜率k.
(1)若不计棉球在空中运动时的空气阻力,根据以上测得的物理量可得,棉球从B端飞出的速度v0= .
(2)假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值,不计棉球与管壁的摩擦,重力加速度g,大气压强p0均为已知,利用图(b)中倾斜直线的斜率k可得,管内气体压强p=.
(3)考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦,则(2)中得到的p与实际压强相比 (填“偏大”或“偏小”).
【回答】
考点: 动能定理的应用;平抛运动.
专题: 压轴题.
分析: (1)棉球从B端飞出做平抛运动,可以根据平抛运动的基本公式解出速度v0;
(2)根据压强公式求出压力F,运用动能定理求出l2﹣x的关系,其斜率等于k,这样就可以求出管内气体压强p;
(3)考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦,所以除了压力做功外,摩擦力对棉球做负功,再运用动能定理求出l2﹣x的关系,其斜率等于k,这样就可以比较压强偏大还是偏小.
解答: 解:(1)棉球从B端飞出做平抛运动,根据平抛运动的基本公式得:
l=v0t,h=
解得:v0=l
(2)设玻璃管内气体压强始终为p,不计棉球与管壁的摩擦,对棉球从静止到B点的运动过程运用动能定理得:
(p﹣p0)Sx=
(p﹣p0)Sx=
所以l2==kx
所以
解得:p=p0+
(3)考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦,设摩擦力为f,所以除了压力做功外,摩擦力对棉球做负功,
再运用动能定理得:
(p实﹣p0)Sx﹣fx=
l2==kx
所以
解得:p实=p0+
很明显,(2)中得到的p与实际压强相比偏小.
故*为:l;p0+;偏小.
点评: 该题考查了平抛运动的基本规律与压强的相关计算,要求同学们学会熟练运用动能定理解题,比较简洁、方便,本题难度不大.
知识点:动能和动能定律
题型:实验,探究题