Question

3．用如图甲所示实验装置验证A、B组成系统机械能守恒，B从高处由静止开始下落，打点计时器在A上拖着的纸带打出一系列的点，已知打点计时器的打点频率为50Hz．
（1）在下面列举的该实验的几个操作步骤中，不当的步骤是BC（填答案前的字母标号）．
A．按照图示的装置安装实验器件；
B．将打点计时器接到直流电源上；
C．先释放B，再接通电源，打点计时器在纸带上打出一系列点迹；
D．挑选点迹清晰的纸带进行测量；
E．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能．
（2）图乙是正确操作实验获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间均有4个点未画出，计数点间的距离如图乙所示．已知物块A的质量为50g、物块B的质量为200g，则在打0～5过程中系统动能的增量△E_K=1.05J，系统势能的减少量△E_P=1.06J．（g取9.8m/s²，结果均保留三位有效数字）
（3）由上述计算得△E_k与△E_p不相等，造成这种结果的主要原因是阻力的存在，一部分重力势能转化为内能．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理以及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计数点5的瞬时速度，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出系统重力势能的减小量．
（3）通过比较，分析造成误差的原因．

解答 解：（1）打点计时器应接交流电源，故B错误．
实验时应先接通电源，再释放纸带，故C错误．
故选：BC．
（2）计数点5的瞬时速度为：${v}_{5}=\frac{{x}_{46}}{2T}=\frac{（26.20+31.80）×1{0}^{-2}}{0.2}$m/s=2.90m/s
则系统动能的增加量为：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}（{m}_{A}+{m}_{B}）{{v}_{5}}^{2}$=$\frac{1}{2}×0.25×2.9{0}^{2}$J≈1.05J
系统重力势能的减小量为：△E_p=（m_B-m_A）gh=0.15×9.8×（45.8+26.20）J≈1.06J．
（3）由上述计算得△E_k与△E_p不相等，造成这种结果的主要原因是阻力的存在，一部分重力势能转化为内能．
故答案为：（1）BC；（2）1.05，1.06；（3）阻力的存在，一部分重力势能转化为内能．

点评 解决本题的关键掌握实验的原理以及注意事项，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度，从而得出系统动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量．