Question

【題目】用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6 V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，已知重力加速度為g.

（1）下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟：

A．按照圖示的裝置安裝器件；

B．將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上；

C．用天平測量出重錘的質(zhì)量；

D．先釋放懸掛紙帶的夾子，然后接通電源開關(guān)打出一條紙帶；

E．測量打出的紙帶上某些點(diǎn)之間的距離；

F．根據(jù)測量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢能在誤差范圍內(nèi)是否等于增加的動(dòng)能．

其中沒有必要或操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是________(填寫選項(xiàng)對應(yīng)的字母)．

（2）如圖所示是實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，將起始點(diǎn)記為O，并在離O點(diǎn)較遠(yuǎn)的任意點(diǎn)依次選取6個(gè)連續(xù)的點(diǎn)，分別記為A、B、C、D、E、F，量出各點(diǎn)與O點(diǎn)的距離分別為h1、h2、h3、h4、h5、h6，使用交流電的周期為T，設(shè)重錘質(zhì)量為m，則在打E點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能為________，在打O點(diǎn)和E點(diǎn)這段時(shí)間內(nèi)的重力勢能的減少量為________．

（3）在本實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢能總是______（填“大于”或“小于”）重錘增加的動(dòng)能，主要是因?yàn)樵谥劐N下落過程中存在著阻力的作用，為了測定阻力大小，可算出（2）問中紙帶各點(diǎn)對應(yīng)的速度，分別記為v1至v6, 并作vn2—hn圖象，如圖所示，直線斜率為k，則可測出阻力大小為________．

Answer 1

【答案】BCD mgh5 大于 m(g－)

【解析】

（１）A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器利用的是交流電的周期性變化來改變電路的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)。因此，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要接到電源的交流輸出端上；故Ａ正確。

B．本實(shí)驗(yàn)只需要驗(yàn)證即，并不需要測量質(zhì)量，故Ｂ不需要；

C．試驗(yàn)中需要先接通電源，后釋放懸掛紙帶的夾子，故Ｃ錯(cuò)誤；

D．本實(shí)驗(yàn)根據(jù)的是機(jī)械能守恒的變化式，即來驗(yàn)證機(jī)械能守恒，故Ｄ正確；

故選ＢＣ。

（２）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度。ｖＥ＝＝。則在Ｅ點(diǎn)的動(dòng)能為；

在打Ｏ點(diǎn)到Ｅ點(diǎn)的過程中，物體下落的高度為ｈ＝ｈ５，這段時(shí)間內(nèi)重力勢能的減少量為：＝ｍｇｈ＝ｍｇｈ５

（３）根據(jù)動(dòng)能定理可知，物體動(dòng)能的變化量等于物體所受各外力所做功的代數(shù)和。本實(shí)驗(yàn)中，物體下落過程中，除了重力外，還有摩擦力做功。動(dòng)能增量等于重力的功和摩擦力的功的代數(shù)和。由于摩擦力做負(fù)功，故而重力勢能的減少量大于動(dòng)作能增加量；

，則，解得：。