Question

10．如圖甲所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，用重物（重物及夾子的總質(zhì)量為m=1.0kg）帶動(dòng)紙帶從靜止開(kāi)始自由下落，利用此裝置可“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”．

（1）已準(zhǔn)備的器材有：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（帶導(dǎo)線）、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物，此外還必需的器材是D（只有一個(gè)選項(xiàng)符合要求，填選項(xiàng)前的符號(hào)）．
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(shí)驗(yàn)裝置，正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖乙所示（其中一段紙帶圖中未畫(huà)出）．圖中O點(diǎn)為打出的起始點(diǎn)，且速度為零．選取在紙帶上連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G作為計(jì)數(shù)點(diǎn)．其中測(cè)出D、E、F點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離如圖所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T(mén)=0.02s．由此可計(jì)算出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下E點(diǎn)時(shí)，物體的瞬時(shí)速度v_E=2.30m/s．
（3）某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，操作規(guī)范、數(shù)據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理時(shí)發(fā)現(xiàn)，△E_P總是略大于△E_k（填“略大于”、“略小于”或“等于”）．這是該實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果，造成此結(jié)果的主要原因是阻力的存在．
（4）某同學(xué)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)不慎將紙帶前半部分損壞，找不到打出的起始點(diǎn)O了，如圖丙所示．于是他利用剩余的紙帶進(jìn)行如下的測(cè)量：以A點(diǎn)為起點(diǎn)，測(cè)量各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離h，計(jì)算出物體下落到各點(diǎn)的速度v，并作出v²-h圖象．圖丁中給出了a、b、c三條直線，他作出的圖象應(yīng)該是直線a；由圖象可知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下A點(diǎn)時(shí)，物體的瞬時(shí)速度v_A=1.0 m/s．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測(cè)量的物理量，從而確定必需的器材．
（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E點(diǎn)的速度．
（3）由于阻力存在，部分能量轉(zhuǎn)換為內(nèi)能，則重力勢(shì)能的減小量略大于動(dòng)能的增加量．
（4）抓住A點(diǎn)速度不為零，得出正確的圖線，結(jié)合縱坐標(biāo)求出A點(diǎn)的瞬時(shí)速度．

解答 解：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是交流電源，在實(shí)驗(yàn)中需要刻度尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)與點(diǎn)間的距離從而可知道重錘下降的距離，以及通過(guò)紙帶上兩點(diǎn)的距離，求出平均速度，從而可知瞬時(shí)速度．重錘的質(zhì)量可以不測(cè)．故選：D．
（2）E點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于DF段的平均速度，則${v}_{E}=\frac{{x}_{DF}}{2T}=\frac{0.3289-0.2369}{0.04}m/s$=2.30m/s．
（3）由于阻力的存在，重力勢(shì)能的減小量略大于動(dòng)能的增加量．
（4）以A點(diǎn)為起點(diǎn)，測(cè)量各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離h，由于A點(diǎn)速度不為零，可知h=0時(shí)，縱軸坐標(biāo)不為零，可知正確的圖線為a．當(dāng)h=0時(shí)，v²=1.0²m²/s²，則打下A點(diǎn)的速度v=1.0m/s．
故答案為：（1）D；（2）2.30；（3）略大于，阻力的存在，（4）a，1.0．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理，會(huì)通過(guò)原理確定測(cè)量的物理量．以及掌握紙帶的處理，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度．