Question

14．在利用重錘下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中裝置如圖1所示：

（1）下面敘述正確的是D
A、應(yīng)該用天平稱出物體的質(zhì)量．
B、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為220V的直流電源上．
C、操作時(shí)應(yīng)先放紙帶再通電．
D、應(yīng)該選用點(diǎn)跡清晰，第一、二兩點(diǎn)間的距離小于且接近2mm的紙帶．
（2）如圖2是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?nbsp;g=9.80m/s²，測得所用重物的質(zhì)量為1.00kg，紙帶上第0、1兩點(diǎn)間距離接近2mm，A、B、C、D是連續(xù)打出的四個(gè)點(diǎn)，它們到0點(diǎn)的距離如圖所示．則由圖中數(shù)據(jù)可知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)C時(shí)，物體的速度V_C=3.90m/s；由0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，重物的重力勢能的減少量等于7.62J，動(dòng)能的增加量等于7.61J（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和操作中的注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．
（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C點(diǎn)的速度，從而求出動(dòng)能的增加量．根據(jù)下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）A、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，兩端都有質(zhì)量，可以約去，所以不需要測量質(zhì)量，故A錯(cuò)誤．
B、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為4-6V的交流電源上，故B錯(cuò)誤．
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、根據(jù)x=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}$×10×0.02²m=2mm知，應(yīng)該選用點(diǎn)跡清晰第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm的紙帶誤差較小，故D正確．
故選：D．
（2）由紙帶數(shù)據(jù)，可知，x_BD=（85.78-70.18）cm=（0.8578-0.7018）m
那么C點(diǎn)的瞬時(shí)速度v_C=$\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{0.8578-0.7018}{0.04}$m/s=3.90m/s，
重物由0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，重力勢能的減少量等于△E_p=mgh=1×9.8×0.7776J≈7.62J，
動(dòng)能的增加量等于△E_k=$\frac{1}{2}$mv_C²=$\frac{1}{2}$×1×3.90²≈7.61J．
故答案為：（1）D； （2）3.90，7.62，7.61．

點(diǎn)評 正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、所測數(shù)據(jù)、誤差分析等，會起到事半功倍的效果；并運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能、重力勢能的定義式解決問題是該實(shí)驗(yàn)的常規(guī)問題．