Question

19．用圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，所用交流電源的頻率為50Hz，得到如圖乙所示的紙帶．選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起點(diǎn)O的距離為s₀=19.00cm，點(diǎn)A、C間的距離為s₁=8.36cm，點(diǎn)C、E間的距離為s₂=9.98cm，g取9.8m/s²．

（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：
A．按照?qǐng)D示的裝置安裝器材
B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上
C．用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量
D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶
E．選擇紙帶上距離較近的兩點(diǎn)作為初、末位置，測(cè)量出兩點(diǎn)間的距離
F．根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能
其中操作不當(dāng)或不必要的步驟是：BC．
（2）設(shè)重物的質(zhì)量為m，選取O、C兩點(diǎn)為初末位置研究機(jī)械能守恒．重物減少的重力勢(shì)能是2.68m J，打下C點(diǎn)時(shí)重物的動(dòng)能是2.62m J．（結(jié)果數(shù)據(jù)保留三位有效數(shù)字）
（3）若測(cè)出紙帶上所有各點(diǎn)到O點(diǎn)之間的距離，根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v及物體下落的高度h，則以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸，以h為橫軸畫出的圖象是圖丙中的A．

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，只有理解了這些才能真正了解具體實(shí)驗(yàn)操作的含義．
根據(jù)下降的高度，通過(guò)△E_p=mg△h求出重力勢(shì)能的減小量，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D點(diǎn)的速度，從而求出C點(diǎn)的動(dòng)能，根據(jù)能量守恒定律求出平均阻力的大�。焕�用機(jī)械能守恒定律分析判斷v²與h的圖象．

解答 解：（1）B：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B錯(cuò)誤．
C：因?yàn)槲覀兪潜容^mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C錯(cuò)誤．
故選：BC
（2）由題意知T=0.02s
重力勢(shì)能的減少量為：△E_p=mg（x₀+x₁）=m×9.8×（0.19+0.0836）J=2.68m J
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得C點(diǎn)的瞬時(shí)速度，即v=$\frac{0.0836+0.0998}{4×0.02}$=2.29m/s
所以打C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為E_k═0.5×m×（2.29）²J=2.62m J
（3）有機(jī)械能守恒定律得：mgh=$\frac{1}{2}$mv²得：$\frac{1}{2}$v²=gh，
如測(cè)量出從O點(diǎn)開(kāi)始下落的距離h，則以$\frac{1}{2}$v²為縱坐標(biāo)軸，以h為橫坐標(biāo)軸，畫出的$\frac{1}{2}$v²-h圖象為圖中過(guò)原點(diǎn)的直線，故BCD錯(cuò)誤，A正確．
故選：A．
故答案為：（1）BC
（2）2.68m J；2.62m J
（3）A

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．