Question

【題目】某同學用如圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。實驗所用的電源為學生電源，可提供輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種，交流電的頻率為50Hz，重錘從高處由靜止開始下落，在重錘拖著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點測量并分析，即可驗證機械能守恒定律。

(1)他進行了下面幾個操作步驟：

A．按照圖示的裝置安裝器件；

B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；

C．用天平測出重錘的質量；

D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶；

E．測量紙帶上某些點間的距離；

F．根據測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能。

其中沒有必要進行的步驟是___________,操作不當的步驟是____________。（填選項字母）

(2)這位同學進行正確測量后挑選出一條點跡清晰的紙帶進行測量分析，如圖乙所示．其中O點為起始點，A、B、C、D、E、F為六個相鄰的計時點。根據紙帶上的測量數據，當打B點時重錘的速度為______m/s．（保留3位有效數字）

(3)他進一步分析，發現本實驗存在較大誤差，為此對實驗設計進行了改進，用如圖丙所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律：通過電磁鐵控制的小鐵球從A點自由下落，下落過程中經過光電門B時，通過與之相連的毫秒計時器（圖中未畫出）記錄擋光時間t，用毫米刻度尺測出AB之間的距離h，用游標卡尺測得小鐵球的直徑d。重力加速度為g。實驗前應調整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束。則小鐵球通過光電門時的瞬時速度v=____________。如果d、t、h、g存在關系式____________，就可驗證機械能守恒定律。

Answer 1

【答案】C B 1.84

【解析】

(1)[1]由機械能守恒定律可得

兩邊都有m，可以消去，也就是說沒有必要測物體的質量，即沒有必要的步驟為C；

[2]打點計時器用的是交流電，應將打點計時器接到電源的“交流輸出”上，則操作不當的步驟是B；

(2)[3]打B點時重錘的速度

(3) [4]小鐵球通過光電門時的瞬時速度

[5]若機械能守恒，則：

整理可得