Question

【題目】如圖1所示為用電火花打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗裝置．

（1）點計時器的電源頻率為50Hz，當地的重力加速度g=9.8m/s2，重物質量為0.2kg．實驗中得到一條點跡清晰的紙帶如圖2所示，打P點時，重物的速度為零，A、B、C為另外3個連續點，根據圖中的數據，可知重物由P點運動到B點，重力勢能少量△Ep=________J，在B點的動能Ek=________J（計算結果均保留3位有效數字）

（2）B的距離用h表示，打B點時重物的速度為vB，當兩者間的關系式滿足___________時，說明下落過程中重錘的機械能守恒（已知重力加速度為g）．

（3）實驗中發現重物增加的動能略小于減少的重力勢能，其主要原因是___________

A．重物的質量過大 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受到阻力．

Answer 1

【答案】（1）0.0982 0.0960 （2）vB2 =2gh （3）D

【解析】

（1）重力勢能減小量：△Ep=mgh=0.2×9.8×0.0501J=9.82×10-2J．打B點時的速度：，則在B點的動能
（2）要驗證物體從P到B的過程中機械能是否守恒，則需滿足mvB2=mgh，即vB2=2gh，說明下落過程中重錘的機械能守恒；
（3）重物的質量過大，重物和紙帶受到的阻力相對較小，所以有利于減小誤差，故A錯誤．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錯誤．電源的電壓偏低，電磁鐵產生的吸力就會減小，吸力不夠，打出的點也就不清晰了，與誤差的產生沒有關系，故C錯誤．重物及紙帶在下落時受到阻力，從能量轉化的角度，由于阻力做功，重力勢能減小除了轉化給了動能還有一部分轉化給摩擦產生的內能，所以重物增加的動能略小于減少的重力勢能，故D正確．故選D.