Question

3．某同學(xué)用如圖所示的裝置來測定一玩具電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出功率．
實(shí)驗(yàn)器材：玩具電動(dòng)機(jī)、帶有兩個(gè)固定鐵夾的鐵架臺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、重錘、細(xì)線、米尺、紙帶、復(fù)寫紙片、天平等．
實(shí)驗(yàn)步驟：
①如圖1所示，將玩具電動(dòng)機(jī)和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上，并與電源接好，把一根細(xì)線固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)輪上，細(xì)線下端連接在重錘上端，將紙帶的一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔后，固定在重錘上；
②啟動(dòng)玩具電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)重錘上升，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源讓其開始打點(diǎn)；
③經(jīng)過一段時(shí)間，關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電動(dòng)機(jī)，取下紙帶，進(jìn)行測量；
④用天平測出重錘的質(zhì)量．

已知交流電源周期T=0.02s，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g=9.8m/s²，某次實(shí)驗(yàn)測得重錘的質(zhì)量為400.0g，得到的紙帶的一段如圖2所示．試回答下列問題：
（1）由紙帶上打下的點(diǎn)，可以判斷該時(shí)間內(nèi)重錘做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）由已知量和測得量求得玩具電動(dòng)機(jī)的輸出功率P=1.76W；
（3）你認(rèn)為玩具電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率＞計(jì)算值（填“＞”、“=”或“＜”），這是因?yàn)镃．
A．選用的重錘質(zhì)量過大
B．選用的重錘質(zhì)量過小
C．空氣對重錘有阻力，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對紙帶也有阻力
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)操作不過細(xì)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)確．

Answer 1

分析 （1）通過紙帶相鄰兩點(diǎn)間的距離判斷重錘的運(yùn)動(dòng)情況；
（2）根據(jù)v=$\frac{x}{T}$求得重錘運(yùn)動(dòng)的速度，電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于重錘重力的瞬時(shí)功率；
（3）在運(yùn)動(dòng)過程中，由于紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間存在阻力，空氣對重錘存在阻力，故電動(dòng)機(jī)的輸出功率還要克服這部分即可判斷

解答 解：（1）通過紙帶上的點(diǎn)可知，相鄰兩點(diǎn)間的距離x=0.009m相等，故重錘做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）重錘運(yùn)動(dòng)的速度v=$\frac{x}{T}=\frac{0.009}{0.2}m/s=0.45m/s$
電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于重錘重力的瞬時(shí)功率，故P=mgv=0.4×9.8×0.45W=1.76W
（3）重錘在上升過程中，由于空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的阻力，使電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率要大于計(jì)算值，故實(shí)際功率大于計(jì)算值，
故答案為：（1）勻速直線
（2）1.76
（3）＞，C

點(diǎn)評 本題主要考查了能量守恒，明確在重錘上升過程中電動(dòng)機(jī)的功率轉(zhuǎn)化形式，能通過紙帶上的點(diǎn)判斷運(yùn)動(dòng)