20.如圖所示,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上,用重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落,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)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物,此外還需要的器材是D(填字母代號(hào)).
A.直流電源、天平及砝碼 B.直流電源、毫米刻度尺
C.交流電源、天平及砝碼 D.交流電源、毫米刻度尺
(2)實(shí)驗(yàn)中需要測量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h,某同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,設(shè)計(jì)了以下四種測量方案,這些方案中合理的是D.
A.用刻度尺測出物體下落的高度h,由打點(diǎn)間隔數(shù)算出下落時(shí)間t,通過v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v
B.用刻度尺測出物體下落的高度h,并通過v=$\sqrt{2gh}$計(jì)算出瞬時(shí)速度v
C.根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,測算出瞬時(shí)速度v,并通過h=$\frac{{v}^{2}}{2g}$計(jì)算得出高度h
D.用刻度尺測出物體下落的高度h,根據(jù)做勻變速運(yùn)動(dòng)時(shí),紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,測算出瞬時(shí)速度v
(3)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2所示.圖中O點(diǎn)為打點(diǎn)起始點(diǎn),且速度為零,選取紙帶上打出的連續(xù)點(diǎn)A、B、C、…作為計(jì)數(shù)點(diǎn),測出其中E、F、G、點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離分別為h
1、h
2、h
3,已知重錘質(zhì)量為m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T,為了驗(yàn)證此實(shí)驗(yàn)過程中機(jī)械能是否守恒,需要計(jì)算出從O點(diǎn)到F點(diǎn)的過程中,重錘重力勢(shì)能的減少量△E
p=mgh
2.動(dòng)能的增加量△E
k=$\frac{m({h}_{3}-{h}_{1})^{2}}{8{T}^{2}}$(用題中所給字母表示).
(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量,關(guān)于這個(gè)誤差下列說法正確的是BD.
A.該誤差屬于偶然誤差
B.該誤差屬于系統(tǒng)誤差
C.可以通過多次測量取平均值的方法來減少該誤差
D.可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差
(5)某同學(xué)在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重錘增加的動(dòng)能略小于重錘減少的重力勢(shì)能,于是深入研究阻力對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響,若重錘所受阻力為f,重錘質(zhì)量為m,重力加速度為g,他測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離h,并計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度v,用實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)繪制出v
2-h圖線,如圖3所示,圖象是一條直線,此直線斜率k=$\frac{2(mg-f)}{m}$(用題中字母表示).已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s
2,由圖線求得重錘下落時(shí)受到阻力與重錘所受重力的百分比為2.0%.(保留兩位有效數(shù)字)