Question

8．电磁打点计时器是一种计时装置，请根据电磁打点计时器的相关实验回答下列问题：
（1）在验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示，（相邻计数点的时间间隔为0.02s），单位：cm，g=10m/s²．那么：
①纸带的左端与重物相连．（填“左”或“右”）
②从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减小量△E_P=0.501J，物体动能的增加量△E_K=0.480J．（取三位有效数字）
③通过计算，数值△E_P 与△E_K并不相等，这是因为下落过程中受阻力作用．
（2）某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带．他已在每条纸带上按每5个点取好计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1s，依打点先后编为0、1、2、3、4、5．由于不小心，几条纸带都被撕断了，如图所示，请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答①B、C、D三段中选出从纸带A上撕下的那段应该是C．②打A纸带时，物体的加速度大小是0.600m/s²．（取三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据相等时间内的位移逐渐增大确定纸带的哪一端与重物相连．根据下降的高度求出重力势能的减小量，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B点的速度，从而得出动能的增加量．
（2）根据连续相等时间内位移之差是一恒量确定哪段是撕下的纸带．结合该推论求出物体的加速度．

解答 解：（1）①重物拖着纸带自由下落，相等时间内位移越来越大，可知纸带的左端与重物相连．
②从起点O到打下计数点B的过程中，重力势能的减小量△E_P=mgh=1×10×0.0501J=0.501J，B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{0.0706-0.0314}{0.04}m/s=0.98m/s$，则动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.9{8}^{2}$≈0.480J．
③通过计算，数值△E_P 与△E_K并不相等，这是因为下落过程中受阻力作用．
（2）根据连续相等时间内位移之差是一恒量知，${x}_{45}-{x}_{01}=4a{T}^{2}=4×6mm=24mm$，可知x₄₅=54.0mm，故选C．
则加速度a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.006}{0.01}=0.600m/{s}^{2}$．
故答案为：（1）①左； ②0.501J；0.480J；③下落过程中受阻力作用．
（2）①C；②0.600；

点评 纸带的处理在高中实验中用到多次，需要牢固的掌握．实验原理是比较减少的重力势能和增加的动能之间的关系，围绕实验原理记忆实验过程和出现误差的原因．