Question

【題目】如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，重物帶動紙帶從靜止開始下落，某實驗小組利用此裝置驗證機械能守恒定律．

（1）關于這一實驗，下列說法中正確的是________.

A．必須測量重物質量

B．打點計時器可以用4節干電池串聯組成電源

C．可以用手托住重物，待紙帶自由下垂穩定后再釋放重物

D．先接通電源，再釋放紙帶

（2）小明得到如圖所示的紙帶，紙帶上各點O、A、B、C…是打點計時器打出的點，其中O點為紙帶上打出的第一個點，相鄰點的時間間隔為0.02s．重物下落高度可從紙帶上各點間的距離直接測出．已知當地的重力加速度g，利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律的選項有_________．

A．OA、AD和EG的長度

B．OC、BC和CD的長度

C．OE、CE和EG的長度

D．AC、BD和EG的長度

（3）小明同學用刻度尺測得OA＝9.62 cm，OC＝15.89 cm，OE＝23.64 cm．重物的質量為1.00 kg，取g＝9.80 m/s2．在OC段運動過程中，重物重力勢能的減少量ΔEp＝______ J；重物的動能增加量ΔEk＝_______ J(結果均保留三位有效數字)．

（4）小華同學利用該實驗裝置測定當地的重力加速度g．打出了一條紙帶后，在紙帶上測量出了各點到第一個點的距離h，并算出了各點對應的速度v，以h為橫軸，以v2為縱軸畫出了如圖所示的圖線．由于圖線明顯偏離原點，若測量和計算都沒有問題，其原因可能是__________．

A．重物下落過程受到空氣阻力

B．先釋放重物，再接通打點計時器的電源

C．所用電源的頻率偏大

小華測出該圖線的斜率為k，如果阻力不可忽略，則當地的重力加速度g____k(選填“>”、“=”或“<”)．

Answer 1

【答案】（1）D （2）BC （3）1.56 1.54 （4）B ＞

【解析】

（1）此實驗要驗證的關系是mgh=mv2，兩邊的質量m可以消掉，則沒必要測量重物質量，選項A錯誤；打點計時器必須要接低壓交流電源，選項B錯誤；實驗前用手拉住紙帶保持豎直，然后由靜止釋放，選項C錯誤；實驗時要先接通電源，再釋放紙帶，選項D正確；

（2）根據要驗證的關系mgh=mv2，若已知BC和CD的長度可求解C點的速度，再已知OC可驗證機械能守恒定律，選項B正確；若已知CE和EG的長度可求解E點的速度，再已知OE可驗證機械能守恒定律，選項C正確；根據AD的數據不能驗證機械能守恒定律；故選BC.

（3）在OC段運動過程中，重物重力勢能的減少量ΔEp＝mghOC=1×9.8×0.1589J=1.56 J；打C點時重物的速度：；重物的動能增加量ΔEk＝．

（4）從圖象中可以看出，當物體下落的高度為0時，物體的速度不為0，說明了操作中先釋放重物，再接通（打點計時器）電源。故選B.

若阻力不能忽略，則有：mgh-fh=mv2，則v2=（g-）h，斜率k＜g，即當地的重力加速度g>k。