Question

13．如圖1所示為用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置：所用電源的頻率為50Hz．某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離（單位：cm）如圖2所示，圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C是連續(xù)打下的三個(gè)點(diǎn)．

（1）關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是D
A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接直流電源
B．應(yīng)先釋放紙帶，后接通電源打點(diǎn)
C．需使用秒表測出重物下落的時(shí)間
D．釋放重物前，重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
（2）若重錘質(zhì)量為1kg，重力加速度取9.8m/s²．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重錘下落的速度v_B=0.98m/s，重錘的動(dòng)能E_kB=0.48J．從開始下落算起，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重錘的重力勢能減小量為0.49J（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．通過計(jì)算，數(shù)值上△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”），這是因?yàn)橛屑垘�摩擦和空氣阻力�?

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．
（2）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從而得出重錘的動(dòng)能，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）A、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源，故A錯(cuò)誤．
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故B錯(cuò)誤．
C、重物下落的時(shí)間不需要秒表測量，可以通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得出，故C錯(cuò)誤．
D、釋放重物前，重物應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故D正確．
（2）B點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（7.06-3.14）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=0.98m/s，則重錘的動(dòng)能${E}_{kB}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.9{8}^{2}≈0.48J$，
重力勢能的減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0501J≈0.49J，數(shù)值上△E_p＞△E_k，原因是有紙帶的摩擦和空氣阻力，使得一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
故答案為：（1）D，（2）0.98，0.48，0.49，＞，有紙帶摩擦和空氣阻力．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理方法，以及有關(guān)誤差分析，要學(xué)會(huì)根據(jù)可能產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行分析．