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)打點計時器的電源頻率為50Hz，則打點的周期為_____ s，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，重力勢能減少量△EP=________J，在B點的動能EP=________J（計算結果均保留3位有效數字）；

(2)B點離P點的距離用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】0.02 9.82×10-2 vB2=2gh D

【解析】

(1)[1]打點計時器的電源頻率為50Hz，則打點的周期為

[2][3]重物由P點運動到B點，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

在B點的動能

(2)[4] 由機械能守恒定律得

即

vB2=2gh

說明下落過程中重錘的機械能守恒。

(3)[5] A．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；
B．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；
C．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；
D．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。