Question

【題目】用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電源為學(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計時器打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律，已知重力加速度為g.

（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：

A．按照圖示的裝置安裝器件；

B．將打點計時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之間的距離；

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

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

（2）如圖所示是實驗中得到一條紙帶，將起始點記為O，并在離O點較遠的任意點依次選取6個連續(xù)的點，分別記為A、B、C、D、E、F，量出各點與O點的距離分別為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點時重錘的動能為________，在打O點和E點這段時間內(nèi)的重力勢能的減少量為________．

（3）在本實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢能總是______（填“大于”或“小于”）重錘增加的動能，主要是因為在重錘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．打點計時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)，從而實現(xiàn)打點計時。因此，打點計時器要接到電源的交流輸出端上；故Ａ正確。

B．本實驗只需要驗證即，并不需要測量質(zhì)量，故Ｂ不需要；

C．試驗中需要先接通電源，后釋放懸掛紙帶的夾子，故Ｃ錯誤；

D．本實驗根據(jù)的是機械能守恒的變化式，即來驗證機械能守恒，故Ｄ正確；

故選ＢＣ。

（２）根據(jù)勻變速直線運動時間中點的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度。ｖＥ＝＝。則在Ｅ點的動能為；

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

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

，則，解得：。