Question

9．某研究性學習小組在做“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz．查得當?shù)氐闹亓�加速度g=9.80m/s²．測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg．實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，把第一個點記作O，每兩個計數(shù)點之間有四點未畫出，另選連續(xù)的3個計數(shù)點A、B、C作為測量的點，如圖所示．經(jīng)測量知道A、B、C各點到O點的距離分別為50.50cm、86.00cm、130.50cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，回答一下問題：

（1）打點計時器是一種計時儀器，它使用交流（選填“直流”或“交流”）電源；
（2）相鄰兩個計數(shù)點間的時間是0.1s．
（3）計算出打B點時重物的瞬時速度v_B=4.00m/s；重物由O點運動到B點，重力勢能減少量△E_P=8.43J，動能的增加量△E_K=8.00J（保留3位有效數(shù)字）．
（4）下列實驗操作中正確合理的一項是B
A、先將連在重物上的紙帶穿過打點計時器，再將打點計時器固定在鐵架臺上
B、先將連在重物上的紙帶穿過打點計時器，用手提著紙帶，使重物靜止在打點計時器的下方，再接通打點計時器的電源
C、先放開紙帶讓重物下落，再接通打點計時器的電源
D、先取下固定在重物上的打好點的紙帶，再切斷打點計時器的電源．

Answer 1

分析 （1）打點計時器使用交流電源．
（2）根據(jù)相鄰計時點間的時間間隔，求出相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔．
（3）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的速度，從而得出動能的增加量．根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．
（4）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟．

解答 解：（1）打點計時器是一種計時儀器，它使用交流電源．
（2）每兩個計數(shù)點之間有四點未畫出，則相鄰兩個計數(shù)點間的時間是0.1s．
（3）B點的瞬時速度等于AC段的平均速度，則${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（130.50-50.50）×1{0}^{-2}}{0.2}$m/s=4.00m/s，重物從O到B，重力勢能減小量△E_p=mgh=1×9.8×0.8600≈8.43J．動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×{4}^{2}=8.00J$．
（4）A、組裝器材時，先將打點計時器固定在鐵架臺上，故A錯誤．
B、應先將打點計時器固定在鐵架臺上，再將紙帶穿過打點計時器，最后將紙帶固定在重物上，先用手提著紙帶，使重物靜止在打點計時器下方，再接通電源，然后釋放重物，故B正確；
C、為保證從速度為零開始計時，便于之后選取計數(shù)點；其次就是測量時間很短無法保證人能在合適時間開啟電源，同時為了提高紙帶的利用率，使紙帶上盡量多的打點，因此操作中先接通電源，再釋放紙帶，故C錯誤；
D、小球下落完畢，應該先切斷打點計時器的電源，然后取下固定在重物上的打好點的紙帶，故D錯誤．
故選：B．
故答案為：（1）交流，（2）0.1s，（3）4.00，8.43，8.00，（4）B．

點評 該題主要考查了驗證機械能守恒定律的實驗的操作步驟和運用運動學規(guī)律、功能關(guān)系去處理實驗數(shù)據(jù)的能力．掌握處理紙帶的方法，會根據(jù)紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據(jù)紙帶下降的高度求解重力勢能的減小量．