Question

【題目】如圖所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，用重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可“驗證機械能守恒定律”。

①已準備的器材有：打點計時器（帶導線）、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還必需的器材是________（只有一個選項符合要求，填選項前的符號）。

A．直流電源、天平及砝碼 B．直流電源、刻度尺

C．交流電源、天平及砝碼 D．交流電源、刻度尺

②安裝好實驗裝置，正確進行實驗操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖所示（其中一段紙帶圖中未畫出）。圖中O點為打出的起始點，且速度為零.

選取在紙帶上連續(xù)打出的點A、B、C、D、E、F、G作為計數(shù)點。其中測出D、E、F點距起始點O的距離如圖所示。已知打點計時器打點周期為T=0.02s。由此可計算出物體下落到E點時的瞬時速度vE =______ m/s（結果保留三位有效數(shù)字）.

③若已知當?shù)刂亓�加速度�?/span>g，代入圖中所測的數(shù)據(jù)進行計算，并將與_______進行比較（用題中所給字母表示），即可在誤差范圍內驗證，從O點到E點的過程中機械能是否守恒。

④某同學進行數(shù)據(jù)處理時不慎將紙帶前半部分損壞，找不到打出的起始點O了，如圖所示.于是他利用剩余的紙帶進行如下的測量：以A點為起點，測量各點到A點的距離h，計算出物體下落到各點的速度v，并作出v2-h圖像。圖中給出了a、b、c三條直線，他作出的圖像應該是直線_________；由圖像得出，A點到起始點O的距離為_________cm（結果保留三位有效數(shù)字）.

Answer 1

【答案】D 3.04 gh2 a 10.0

【解析】

(1)根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定必需的器材．(2)根據(jù)某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出E點的速度．(3)根據(jù)重力勢能的減小量等于動能的增加量，列出機械能守恒的表達式．(4)抓住A點速度不為零，得出正確的圖線，結合O點的速度為零，結合圖線得出A點距離O點的距離．

(1)打點計時器的工作電源是交流電源，在實驗中需要刻度尺測量紙帶上點與點間的距離從而可知道重錘下降的距離，以及通過紙帶上兩點的距離，求出平均速度，從而可知瞬時速度，重錘的質量可以不測；故選D．

(2)根據(jù)勻變速直線運動的推論：平均速度等于中間時刻的瞬時速度，則E點的瞬時速度.

(3)當重力勢能的減小量mgh2與動能的增加量相等，則機械能守恒，即驗證與gh2是否相等；

(4)以A點為起點，測量各點到A點的距離h，由于A點速度不為零，可知h=0時，縱軸坐標不為零，可知正確的圖線為a; 由圖像a可知，初始位置時，速度為零，可知A點到起始點O的距離為10.0cm．