Question

【題目】利用如圖1裝置做“驗證機械能守恒定律”的實驗．

(1)除打點計時器（含紙帶、復寫紙）、交流電源、鐵架臺、導線及開關外，在下面的器材中，必須使用的還有____________．（選填器材前的字母）

A.大小合適的鐵質重錘

B.體積較大的木質重錘

C.秒表

D.刻度尺

(2)圖2是實驗中得到的一條紙帶，在紙帶上選取三個連續打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離如圖所示，重錘質量m=1kg，已知當地重力加速度g=9.8m/s2，打點計時器打點的周期為0.02s．從打下O點到打下B點的過程中，重錘重力勢能的減少量△Ep=__J，重錘動能的增加量△Ek=____J．（結果保留三位有效數字）

(3)在實驗過程中，下列實驗操作和數據處理正確的是____________．

A.釋放重錘前，應使紙帶保持豎直

B.做實驗時，先釋放重錘，再接通打點計時器的電源

C.為測量打點計時器打下某點時重錘的速度v，可測量該點到O點的距離h，再根據公式計算，其中g應取當地的重力加速度

D.用刻度尺測量某點到O點的距離h，利用公式mgh計算重力勢能的減少量，其中g應取當地的重力加速度值

(4)某同學在紙帶上選取計數點后，測量它們到起始點O的距離h，并計算出打相應計數點時重錘的速度v，通過描繪v2﹣h圖象去研究機械能是否守恒．若實驗中重錘所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不變，從理論上分析，合理的v2﹣h圖象是圖3中的哪一個____

Answer 1

【答案】 AD 0.479 0.470 AD A

【解析】①要驗證鉤碼動能的增加量與重力勢能的增加量是否相等，要刻度尺測量下落的高度，從而算出瞬時速度，在紙帶處理時需刻度尺，游標卡尺不適用．用打點計時器來算出所用時間，不需要秒表，對于重錘在下落過程中受到阻力越小越好，則為體積小，質量適中的鐵球較好．故選：AC．
②重力勢能減小量：△Ep=mghB=1×9.8×0.0489=0.479J
勻變速直線運動中時間中點瞬時速度等于該過程中的平均速度，因此有：

故動能的增量為： ；
③釋放重錘前，應使紙帶保持豎直，選項A正確；做實驗時，先接通打點計時器的電源，再釋放重錘，選項B錯誤；重錘某點的速度是通過紙帶上相鄰兩點的距離與對應的時間比來求解的，選項C錯誤；用刻度尺測量某點到O點的距離h，利用公式mgh計算重力勢能的減少量，其中g應取當地的重力加速度值，選項D正確；故選AD.

④若實驗中重錘所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不變，根據動能定理，則有：mgh-fh=mv2；解得：v2=（2g-）h，因此畫出v2-h圖象是A圖.