Question

2．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中

（1）下列器材中不必要的是C（只需填字母代號）
A．重物  B．紙帶  C．天平  D．刻度尺
（2）用圖示裝置驗證機械能守恒定律，由于安裝不到位，電火花計時器兩根位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時受到較大的阻力，這樣實驗造造成的結(jié)果是A
A．重力勢能的減小量明顯大于動能的增加量
B．重力勢能的減小量明顯小于動能的增加量
C．重力勢能的減小量明顯等于動能的增加量
D．以上幾種情況都有可能
（3）質(zhì)量為1kg的重錘自由下落，通過打點計時器在紙上記錄運動過程，打點計時器所結(jié)電源為50Hz的交流電源，紙帶上O點為重錘自由下落時紙帶的打點起點，選取連續(xù)的幾個點為計數(shù)點A、B、C、D，各計數(shù)點與O點距離如圖示所示，單位為mm，重力加速度為9.80m/s²，從開始下落算起，打點計時器記錄B點時，重錘速度vB=0.98m/s，重錘動能的增量△E_kB=0.48J，重錘勢能減少△E_P=0.49J．（小數(shù)點后保留兩位）
（4）某同學(xué)測量出物體下落到A、B、C時下落的高度h和對應(yīng)的速度v，以h為橫軸，$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸，若所受阻力大小恒定，作出$\frac{{v}^{2}}{2}$-h圖象應(yīng)為下圖中的哪一個A．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定不必要的器材．
（2）根據(jù)能量守恒分析重力勢能的減小量和動能增加量的關(guān)系．
（3）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出動能的增加量，根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．
（4）根據(jù)機械能守恒得出$\frac{{v}^{2}}{2}$-h的關(guān)系式，從而確定正確的圖線．

解答 解：（1）實驗中驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要測量質(zhì)量，則不需要天平．故選：C．
（2）驗證機械能守恒定律，由于安裝不到位，電火花計時器兩根位孔不在同一豎直線上，使紙帶通過時受到較大的阻力，使得部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則重力勢能的減小量明顯大于動能的增加量，故選：A．
（3）B點的瞬時速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（70.6-31.4）×1{0}^{-3}}{0.04}$m/s=0.98m/s，則動能的增加量△E_kB=$\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.9{8}^{2}J≈$0.48J，重力勢能的減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0501J≈0.49J．
（4）根據(jù)機械能守恒得，$mgh=\frac{1}{2}m{v}^{2}$，則$\frac{1}{2}{v}^{2}=gh$，可知$\frac{{v}^{2}}{2}$-h圖象是過原點的傾斜直線，故選：A．
故答案為：（1）C，（2）A，（3）0.98m/s，0.48J，0.49J，（4）A．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及注意事項，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．