Question

20．如圖1所示為用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置．

（1）若已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²，重物質(zhì)量為0.2kg．實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖2所示，打P點(diǎn)時(shí)，重物的速度為零，A、B、C為另外3個(gè)連續(xù)點(diǎn)，根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，可知重物由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重力勢(shì)能少量△E_p=9.82×10^-2J．（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
（2）若PB的距離用h表示，打B點(diǎn)時(shí)重物的速度為v_B，當(dāng)兩者間的關(guān)系式滿足v_B²=2gh時(shí)，說明下落過程中重錘的機(jī)械能守恒（已知重力加速度為g）．
（3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重物增加的動(dòng)能略小于減少的重力勢(shì)能，其主要原因是D
A．重物的質(zhì)量過大
B．重物的體積過小
C．電源的電壓偏低
D．重物及紙帶在下落時(shí)受到阻力．

Answer 1

分析 重力勢(shì)能減小量：△E_p=mgh；
根據(jù)功能關(guān)系可得出正確表達(dá)式；
書本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．
重物帶動(dòng)紙帶下落過程中，除了重力還受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢(shì)能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能．

解答 解：（1）重力勢(shì)能減小量：△E_p=mgh=0.2×9.8×0.0501J=9.82×10^-2J．
（2）要驗(yàn)證物體從P到B的過程中機(jī)械能是否守恒，
則需滿足$\frac{1}{2}$mv_B²=mgh，即v_B²=2gh，說明下落過程中重錘的機(jī)械能守恒；
（3）A、重物的質(zhì)量過大，重物和紙帶受到的阻力相對(duì)較小，所以有利于減小誤差，故A錯(cuò)誤．
B、重物的體積過小，有利于較小阻力，所以有利于減小誤差，故B錯(cuò)誤．
C、電源的電壓偏低，電磁鐵產(chǎn)生的吸力就會(huì)減小，吸力不夠，打出的點(diǎn)也就不清晰了，與誤差的產(chǎn)生沒有關(guān)系，故C錯(cuò)誤．
D、重物及紙帶在下落時(shí)受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做功，重力勢(shì)能減小除了轉(zhuǎn)化給了動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)化給摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，所以重物增加的動(dòng)能略小于減少的重力勢(shì)能，故D正確．
故選：D
故答案為：（1）9.82×10^-2；
（2）v_B²=2gh；
（3）D．

點(diǎn)評(píng) 紙帶問題的處理時(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的問題，計(jì)算過程中要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留，要知道重物帶動(dòng)紙帶下落過程中能量轉(zhuǎn)化的過程和能量守恒正確，并利用所學(xué)物理規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題，熟練應(yīng)用物理基本規(guī)律，因此這點(diǎn)在平時(shí)訓(xùn)練中要重點(diǎn)加強(qiáng)．