Question

14．如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置：所用电源的频率为50Hz．某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测得各计数点到O的距离（单位：cm）如图所示，图中O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C是连续打下的三个点．

（1）关于这一实验，下列说法中正确的是D

A．打点计时器应接直流电源	B．应先释放纸带，后接通电源打点
C．需使用秒表测出重物下落的时间	D．释放重物前，重物应靠近打点计时器

（2）若重锤质量为1kg，重力加速度取9.8m/s²．打点计时器打出B点时，重锤下落的速度v_B=0.98m/s，重锤的动能E_kB=0.48J．从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为0.49J（结果保留两位有效数字）．通过计算，数值上△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”），这是因为有纸带摩擦和空气阻力．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理和注意事项确定正确的操作步骤．
（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出打出B点的速度，从而得出重锤的动能．根据下降的高度求出重力势能的减小量．

解答 解：（1）A、打点计时器应接交流电源，故A错误．
B、实验时应先接通电源，后释放纸带，故B错误．
C、该实验不需要用秒表测量重物下落的时间，运动的时间可以通过打点计时器得出，故C错误．
D、释放重物前，重物应靠近打点计时器，故D正确．
故选：D．
（2）B点的速度为：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（7.06-3.14）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=0.98m/s，
重物的动能为：${E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.9{8}^{2}$=0.48J，
重锤的重力势能减小量为：$△{E}_{p}=mgh=1×9.8×5.01×1{0}^{-2}$J=0.49J，
通过计算，数值上△E_p＞△E_k，这是因为纸带摩擦和空气阻力的影响．
故答案为：（1）D；（2）0.98，0.48，0.49，＞，有纸带摩擦和空气阻力．

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会根据纸带求解瞬时速度，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量．