【題目】驗證機械能守恒定律實驗裝置如圖甲所示,某小組完成了一系列實驗操作后,得到了一條紙帶如圖乙所示,選取紙帶上某個清晰的點標為O,然后每兩個打點取一個計數(shù)點,分別標為1、2、3、4、5、6,用刻度尺量出計數(shù)點1、2、3、45、6O點的距離分別為h1、h2h3h4h5、h6.

1)已知打點計時器的打點周期為T,可求出打各個計數(shù)點時對應的速度分別為v1、v2、v3v4、v5,其中v5的計算式為v5________.

2)若重錘的質(zhì)量為m,取打點O時重錘所在水平面為參考平面,分別算出打各個計數(shù)點時對應重錘的勢能Epi和動能Eki,則打計數(shù)點3時對應重錘的勢能Ep3______;接著在Eh坐標系中描點作出如圖丙所示的EkhEph圖線,求得Eph圖線斜率的絕對值為k1,Ekh圖線斜率為k2.k1k2滿足________關系時重錘機械能守恒.

3)關于上述實驗,下列說法中正確的是________

A.實驗中可用干電池作為電源

B.為了減少阻力的影響,重錘的密度和質(zhì)量應該適當大些

C.若紙帶上打出的點被拉長為短線,應適當調(diào)高電源電壓

D.圖丙Ekh圖線縱軸上的截距表示重錘經(jīng)過參考平面時的初動能

【答案】 mgh3 k1k2 BD

【解析】

1)根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出計數(shù)點5的瞬時速度;
2)根據(jù)下降的高度,結(jié)合參考平面,求出重力勢能;再由動能與重力勢能相互轉(zhuǎn)化,則機械能守恒可知,兩圖線的斜率相等即可;
3)根據(jù)實驗原理,電源使用交流電,重錘要求重且阻力小,縱軸上的截距表示重錘經(jīng)過參考平面時的動能;

1)計數(shù)點5的瞬時速度等于4、6兩點間的平均速度,則;
2)打計數(shù)點3時對應重錘的勢能,根據(jù)圖象可知,每一段對應的重力勢能減小量和動能增加量相等,那么機械能守恒,即圖線的斜率相同,才能滿足條件,因此;
3A.實驗中打點計時器,使用的是交流電源,不可用干電池作為電源,故A錯誤;
B.為了減小阻力的影響,重錘的密度和質(zhì)量應該適當大些,故B正確;
C.若紙帶上打出的點被拉長為短線,應適當振針與紙帶之間的距離,故C錯誤;
D.圖丙Ek-h圖線縱軸上的截距表示重錘經(jīng)過參考平面時的初動能,故D正確。

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