Question

【题目】如图1所示为用电火花打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．

（1）点计时器的电源频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.8m/s2，重物质量为0.2kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带如图2所示，打P点时，重物的速度为零，A、B、C为另外3个连续点，根据图中的数据，可知重物由P点运动到B点，重力势能少量△Ep=________J，在B点的动能Ek=________J（计算结果均保留3位有效数字）

（2）B的距离用h表示，打B点时重物的速度为vB，当两者间的关系式满足___________时，说明下落过程中重锤的机械能守恒（已知重力加速度为g）．

（3）实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是___________

A．重物的质量过大 B．重物的体积过小

C．电源的电压偏低 D．重物及纸带在下落时受到阻力．

Answer 1

【答案】（1）0.0982 0.0960 （2）vB2 =2gh （3）D

【解析】

（1）重力势能减小量：△Ep=mgh=0.2×9.8×0.0501J=9.82×10-2J．打B点时的速度：，则在B点的动能
（2）要验证物体从P到B的过程中机械能是否守恒，则需满足mvB2=mgh，即vB2=2gh，说明下落过程中重锤的机械能守恒；
（3）重物的质量过大，重物和纸带受到的阻力相对较小，所以有利于减小误差，故A错误．重物的体积过小，有利于较小阻力，所以有利于减小误差，故B错误．电源的电压偏低，电磁铁产生的吸力就会减小，吸力不够，打出的点也就不清晰了，与误差的产生没有关系，故C错误．重物及纸带在下落时受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能，所以重物增加的动能略小于减少的重力势能，故D正确．故选D.