Question

【題目】如圖所示為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖�，F(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平，交流電源。回答下列問(wèn)題。

（1）為完成此實(shí)驗(yàn)，除了現(xiàn)有的器材，還需要的器材是____________；

（2）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，在操作過(guò)程正確的情況下，下列說(shuō)法中正確的是_______；

A．實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要稱出重錘的質(zhì)量

B．實(shí)驗(yàn)中測(cè)得重錘重力勢(shì)能的減少量DEP略大于它動(dòng)能的增加量DEk，是因?yàn)樽枇ψ龉υ斐傻?/span>

C．如果紙帶上打下的第1、2點(diǎn)模糊不清，則無(wú)論用何種方法處理數(shù)據(jù)，該紙帶都不能用于驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

D．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可直接利用打下的連續(xù)實(shí)際點(diǎn)跡作為“計(jì)數(shù)點(diǎn)”

（3）若按實(shí)驗(yàn)要求選出合適的紙帶進(jìn)行測(cè)量，量得連續(xù)三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)O的距離如圖所示（相鄰兩點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s），當(dāng)?shù)刂亓�加速�?/span>g=9.80 m/s2，重錘質(zhì)量為0.50 kg，那么打下點(diǎn)B時(shí)重錘的動(dòng)能EkB=________J，從O到B 的過(guò)程中重力勢(shì)能減少量為DEP=_____J。（計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

（4）在實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，重錘在下落過(guò)程中，重錘動(dòng)能的增加量略大于重錘勢(shì)能的減少量，若實(shí)驗(yàn)測(cè)量與計(jì)算均無(wú)錯(cuò)誤，則出現(xiàn)這一問(wèn)題的原因可能是______________

A．重錘的質(zhì)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(shí)受到的阻力過(guò)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(diǎn)間距離需要刻度尺測(cè)量，所以還需要的器材有刻度尺；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要稱出重錘的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；阻力做功使得實(shí)驗(yàn)中測(cè)得重錘重力勢(shì)能的減少量△Ep略大于它動(dòng)能的增加量△Ek ，故B正確；如果紙帶上打下的第1、2點(diǎn)模糊不清，可以選擇紙帶上其他清晰兩點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，故C錯(cuò)誤；處理打點(diǎn)的紙帶時(shí)，可以直接利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的實(shí)際點(diǎn)跡，而不必采用“計(jì)數(shù)點(diǎn)”的方法，若采用計(jì)數(shù)點(diǎn)，是使測(cè)量長(zhǎng)度變長(zhǎng)，從而減小測(cè)量長(zhǎng)度的誤差，故D正確．
（3）B點(diǎn)時(shí)重錘的速度等于AC兩點(diǎn)間的平均速度．AC間距為：
xAC＝(25.7117.72)cm＝7.99cm＝7.99×102m
B點(diǎn)時(shí)重錘的速度為：

從O到B的過(guò)程中動(dòng)能增量：Ek=

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

（4）根據(jù)mgh=mv2可知，測(cè)量結(jié)果與重錘質(zhì)量m無(wú)關(guān)，所以A錯(cuò)誤；由 可知，測(cè)量結(jié)果與電壓U無(wú)關(guān)，所以B錯(cuò)誤；由，其中，所以若實(shí)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(shí)際速度，從而導(dǎo)致Ek＞mgh，所以C正確；根據(jù)能量守恒定律可知，若重錘下落時(shí)受到的阻力過(guò)大，則重錘動(dòng)能的增加量應(yīng)小于重力勢(shì)能的減少量，所以D錯(cuò)誤．故選C.