Question

3．某同學(xué)在用圖1示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，

（1）為進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，有下列器材可供選擇：
A．鐵架臺(tái)  B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器   C．復(fù)寫紙   D．紙帶   E．低壓交流電源
F．天平    G．秒表    H．導(dǎo)線    I．開關(guān)    K．米尺    J．重錘
在該實(shí)驗(yàn)中：上述器材不必要的是．（只填字母代號(hào)）
（2）關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是B（單選）．
A．重物應(yīng)選用密度小的物體
B．兩個(gè)限位孔應(yīng)在同一豎直線上
C．實(shí)驗(yàn)中必須測出重錘的質(zhì)量
D．應(yīng)先釋放紙帶，后接通電源
（3）使質(zhì)量為m=1.00kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖2所示．O為第一個(gè)點(diǎn)，另選連續(xù)的三個(gè)點(diǎn)A．B．C進(jìn)行測量，圖中給出了這三個(gè)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h_A．h_B和h_C的值．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.80m/s²，回答下列問題（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）：
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，重物速度的大小v_B=1.92m/s；
②從O點(diǎn)到B點(diǎn)，重物重力勢能的減少量△E_p=1.88J，
動(dòng)能增加量△E_k=1.84J；
③若測出紙帶上所有各點(diǎn)到O點(diǎn)之間的距離，根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v及物體下落的高度h，則以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸，以h為橫軸畫出的圖象是圖3中的A．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測量的物理量，從而確定不需要的實(shí)驗(yàn)器材．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．
（3）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的速度，從而得出動(dòng)能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．根據(jù)機(jī)械能守恒得出$\frac{{v}^{2}}{2}-h$的關(guān)系式，從而確定正確的圖線．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要天平；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以直接記錄時(shí)間，不需要秒表．故選：FG．
（2）A、為了減小阻力的影響，重物應(yīng)選取質(zhì)量大一些、體積小一些的物體，兩個(gè)限位孔應(yīng)在同一豎直線上，故A錯(cuò)誤，B正確．
C、驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，質(zhì)量可以約去，不需要測出重錘的質(zhì)量，故C錯(cuò)誤．
D、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故D錯(cuò)誤．
（3）①B點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（23.23-15.55）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=1.92m/s．
②從O點(diǎn)到B點(diǎn)，重物重力勢能的減少量△E_p=mgh=1×9.8×0.1920J≈1.88J，動(dòng)能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×1.9{2}^{2}$J≈1.84J．
③根據(jù)機(jī)械能守恒得，$mgh=\frac{1}{2}m{v}^{2}$，整理得，$\frac{1}{2}{v}^{2}=gh$，可知圖線為過原點(diǎn)的傾斜直線，故選：A．
故答案為：（1）FG，（2）B，（3）1.92，1.88，1.84，A．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)，掌握紙帶的處理方法，會(huì)根據(jù)紙帶求解瞬時(shí)速度，從而得出動(dòng)能的增加量，會(huì)根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量．