Question

【題目】如圖所示為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖�，F有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電火花打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平，交流電源�；卮鹣铝袉栴}。

（1）為完成此實驗，除了現有的器材，還需要的器材是____________；

（2）關于本實驗，在操作過程正確的情況下，下列說法中正確的是_______；

A．實驗時一定要稱出重錘的質量

B．實驗中測得重錘重力勢能的減少量DEP略大于它動能的增加量DEk，是因為阻力做功造成的

C．如果紙帶上打下的第1、2點模糊不清，則無論用何種方法處理數據，該紙帶都不能用于驗證機械能守恒定律

D．處理實驗數據時，可直接利用打下的連續實際點跡作為“計數點”

（3）若按實驗要求選出合適的紙帶進行測量，量得連續三個計數點A、B、C到第一個點O的距離如圖所示（相鄰兩點時間間隔為0.02s），當地重力加速度g=9.80 m/s2，重錘質量為0.50 kg，那么打下點B時重錘的動能EkB=________J，從O到B 的過程中重力勢能減少量為DEP=_____J。（計算結果均保留三位有效數字）

（4）在實驗中，某同學根據實驗測得的數據，通過計算發現，重錘在下落過程中，重錘動能的增加量略大于重錘勢能的減少量，若實驗測量與計算均無錯誤，則出現這一問題的原因可能是______________

A．重錘的質量偏大

B．交流電源的電壓偏高

C．交流電源的頻率小于50 Hz

D．重錘下落時受到的阻力過大

Answer 1

【答案】 （1）刻度尺 （2）B D （3）1.00 1.05 （4）C

【解析】（1）紙帶各點間距離需要刻度尺測量，所以還需要的器材有刻度尺；
（2）實驗時不需要稱出重錘的質量，故A錯誤；阻力做功使得實驗中測得重錘重力勢能的減少量△Ep略大于它動能的增加量△Ek ，故B正確；如果紙帶上打下的第1、2點模糊不清，可以選擇紙帶上其他清晰兩點來驗證機械能守恒定律，故C錯誤；處理打點的紙帶時，可以直接利用打點計時器打出的實際點跡，而不必采用“計數點”的方法，若采用計數點，是使測量長度變長，從而減小測量長度的誤差，故D正確．
（3）B點時重錘的速度等于AC兩點間的平均速度．AC間距為：
xAC＝(25.7117.72)cm＝7.99cm＝7.99×102m
B點時重錘的速度為：

從O到B的過程中動能增量：Ek=

從O到B的過程中重力勢能減少量為：△Ep=mgh=0.500×9.8×0.2152J=1.05J

（4）根據mgh=mv2可知，測量結果與重錘質量m無關，所以A錯誤；由 可知，測量結果與電壓U無關，所以B錯誤；由，其中，所以若實際交流電源的頻率小于50Hz，而將f=50Hz代入上式求出的速度要大于實際速度，從而導致Ek＞mgh，所以C正確；根據能量守恒定律可知，若重錘下落時受到的阻力過大，則重錘動能的增加量應小于重力勢能的減少量，所以D錯誤．故選C.