Question

4．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，某小組完成了一系列實(shí)驗(yàn)操作后，得到了一條紙帶如圖乙所示，選取紙帶上某個(gè)清晰的點(diǎn)標(biāo)為O．然后每?jī)蓚�(gè)打點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)分別標(biāo)為1、2、3、4、5、6，用刻度尺量出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6與O點(diǎn)的距離分別為h₁、h₂、h₃、h₄、h₅、h₆．

（1）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，說法正確的是BD．
A、圖甲所示打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 
B、釋放前手拿住紙袋上端，保持紙帶豎直
C、先釋放紙帶，再接通電源
D、實(shí)驗(yàn)中的重錘應(yīng)選密度大的金屬塊．
（2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，重錘質(zhì)量為m，重力加速度為g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)1到點(diǎn)5的過程中，重錘增加的動(dòng)能為$\frac{1}{2}m（\frac{{h}_{6}-{h}_{4}}{4T}）^{2}-\frac{1}{2}m（\frac{{h}_{2}}{4T}）^{2}$．減少的重力勢(shì)能為mg（h₅-h₁）．
（3）取打點(diǎn)O時(shí)重錘所在的平面為參考平面，分別算出打各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)重錘的勢(shì)能    和動(dòng)能．建立坐標(biāo)系，橫軸表示重錘下落的高度h，縱軸表示重錘的勢(shì)能|${E}_{{F}_{1}}$|和動(dòng)能E${E}_{{F}_{1}}$，根據(jù)以上數(shù)據(jù)在圖丙中繪出圖Ⅰ和Ⅱ．其中E_F-h圖線對(duì)應(yīng)的是Ⅰ（填“Ⅰ“或“Ⅱ“），圖線Ⅰ和Ⅱ不重合的主要原因是存在阻力．

Answer 1

分析 （1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用4-6V的交流電源；實(shí)驗(yàn)時(shí)保持紙帶豎直，先接通電源，再釋放紙帶；為了減小阻力的影響，重物選擇質(zhì)量大一些體積小一些的．
（2）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1、5的瞬時(shí)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(shì)能的減小量．
（3）根據(jù)圖線的斜率確定圖線對(duì)應(yīng)的是哪一種關(guān)系．

解答 解：（1）A、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220V的交流電，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用4-6V的交流電，圖甲所示打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故A錯(cuò)誤．
B、釋放前要保證紙帶豎直，用手拿住紙帶的上端，故B正確．
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶，故C錯(cuò)誤．
D、為了減小阻力產(chǎn)生的影響，重錘選擇質(zhì)量大一些，體積小一些，即密度大的金屬塊，故D正確．
故選：BD．
（2）1點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{1}=\frac{{h}_{2}}{4T}$，5點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{5}=\frac{{h}_{6}-{h}_{4}}{4T}$，則重錘增加的動(dòng)能為△E_k=$\frac{1}{2}m（\frac{{h}_{6}-{h}_{4}}{4T}）^{2}-\frac{1}{2}m（\frac{{h}_{2}}{4T}）^{2}$，減少的重力勢(shì)能為△E_p=mg（h₅-h₁）．
（3）重錘的勢(shì)能|${E}_{{F}_{1}}$|與h圖線的斜率表示重力，動(dòng)能${E}_{{F}_{1}}$與 h的關(guān)系圖線斜率表示合力，由于阻力的存在，則合力小于重力，可知E_F-h圖線對(duì)應(yīng)的是Ⅰ．
故答案為：（1）BD，（2）$\frac{1}{2}m（\frac{{h}_{6}-{h}_{4}}{4T}）^{2}-\frac{1}{2}m（\frac{{h}_{2}}{4T}）^{2}$，mg（h₅-h₁），（3）Ⅰ，存在阻力．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，驗(yàn)證重力勢(shì)能的減小量與動(dòng)能的增加量是否相等．以及知道通過求某段時(shí)間內(nèi)的平均速度表示瞬時(shí)速度．