Question

13．某同學用如圖1 所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律．圖中，鐵架臺放在水平桌面上，在鐵架臺上固定一電火花式打點計時器，紙帶上端用鐵夾夾住，另一端穿過打點計時器后懸掛一重物．

（1）下列器材中，哪些是本實驗需要用到的BD
A．秒表   B．刻度尺   C．6V交流電   D．220V交流電
E．托盤天平      F．彈簧秤      G．砂桶和砂子
（2）為了減小實驗誤差，所懸掛的重物應(yīng)選取下列重物中的哪一個（以下四種重物都可以固定在紙帶下端）B．
A．50g的鉤碼      B．300g的小鐵球
C．300g的字典     D．100g的砝碼
（3）實驗中應(yīng)先接通電源 再釋放重物，得到如圖2的一條紙帶．若打點計時器打點周期為T，則打下A點時，紙帶的速度為$\frac{{S}_{1}}{2T}$，由A到B的過程中重物的重力勢能的減小量為mgS．（ 重力加速度為g，重物質(zhì)量為m ）．
（4）處理數(shù)據(jù)時，為了驗證重物在下落過程中機械能守恒，則只需驗證是否滿足C
A．gs≈$\frac{{s}_{2}^{2}-{s}_{1}^{2}}{{T}^{2}}$  B． gs≈$\frac{{s}_{2}^{2}-{s}_{1}^{2}}{4{T}^{2}}$   C．gs≈$\frac{{s}_{2}^{2}-{s}_{1}^{2}}{8{T}^{2}}$  D．gs≈$\frac{{s}_{2}^{2}-{s}_{1}^{2}}{16{T}^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項；
（2）選取體積小，質(zhì)量大的重物，從而減小阻力的影響；
（3）應(yīng)先接通電源后釋放紙帶，依據(jù)平均速度等于瞬時速度，最后根據(jù)重力勢能的表達式，即可求解；
（4）依據(jù)減小的重力勢能等于增加的動能，即可求解．

解答 解：（1）根據(jù)實驗原理，及實驗裝置，則需要器材是刻度尺測量點間距，
電火花式打點計時器需要交流220V，而電磁打點計時器使用的交流6V電源，故BD正確，ACDEFG錯誤；
（2）為了減小實驗誤差，所懸掛的重物應(yīng)選取體積小，質(zhì)量大，
因此選取300g的小鐵球，故B正確，ACD錯誤；
（3）為了在紙帶上盡量多的打點，提高紙帶的利用率，因此要先打點后釋放紙帶，
根據(jù)平均速度等于瞬時速度，那么打下A點時，紙帶的速度為v_A=$\frac{{S}_{1}}{2T}$；
由A到B的過程中重物的重力勢能的減小量為△E_P=mgS；
（4）為了驗證重物在下落過程中機械能守恒，則只需驗證是否滿足減小的重力勢能約等于增加的動能，mgs=$\frac{1}{2}m（{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}）$
即為：gs≈$\frac{{s}_{2}^{2}-{s}_{1}^{2}}{8{T}^{2}}$；
故答案為：（1）BD；
（2）B；
（3）接通電源、釋放重物、$\frac{{S}_{1}}{2T}$、mgS；（4）C．

點評 考查電火花與電磁打點計時器的區(qū)別，掌握求解瞬時速度的方法，理解接觸電源與釋放紙帶的先后關(guān)系，注意能否驗證重物在下落過程中機械能守恒，要看是否受到阻力影響．