Question

2．在“验证机械能守恒定律”的实验中

（1）下列器材中不必要的是C（只需填字母代号）
A．重物  B．纸带  C．天平  D．刻度尺
（2）用图示装置验证机械能守恒定律，由于安装不到位，电火花计时器两根位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，这样实验造造成的结果是A
A．重力势能的减小量明显大于动能的增加量
B．重力势能的减小量明显小于动能的增加量
C．重力势能的减小量明显等于动能的增加量
D．以上几种情况都有可能
（3）质量为1kg的重锤自由下落，通过打点计时器在纸上记录运动过程，打点计时器所结电源为50Hz的交流电源，纸带上O点为重锤自由下落时纸带的打点起点，选取连续的几个点为计数点A、B、C、D，各计数点与O点距离如图示所示，单位为mm，重力加速度为9.80m/s²，从开始下落算起，打点计时器记录B点时，重锤速度vB=0.98m/s，重锤动能的增量△E_kB=0.48J，重锤势能减少△E_P=0.49J．（小数点后保留两位）
（4）某同学测量出物体下落到A、B、C时下落的高度h和对应的速度v，以h为横轴，$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴，若所受阻力大小恒定，作出$\frac{{v}^{2}}{2}$-h图象应为下图中的哪一个A．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定不必要的器材．
（2）根据能量守恒分析重力势能的减小量和动能增加量的关系．
（3）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，根据下降的高度求解重力势能的减小量．
（4）根据机械能守恒得出$\frac{{v}^{2}}{2}$-h的关系式，从而确定正确的图线．

解答 解：（1）实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量质量，则不需要天平．故选：C．
（2）验证机械能守恒定律，由于安装不到位，电火花计时器两根位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大的阻力，使得部分重力势能转化为内能，则重力势能的减小量明显大于动能的增加量，故选：A．
（3）B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（70.6-31.4）×1{0}^{-3}}{0.04}$m/s=0.98m/s，则动能的增加量△E_kB=$\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.9{8}^{2}J≈$0.48J，重力势能的减小量△E_p=mgh=1×9.8×0.0501J≈0.49J．
（4）根据机械能守恒得，$mgh=\frac{1}{2}m{v}^{2}$，则$\frac{1}{2}{v}^{2}=gh$，可知$\frac{{v}^{2}}{2}$-h图象是过原点的倾斜直线，故选：A．
故答案为：（1）C，（2）A，（3）0.98m/s，0.48J，0.49J，（4）A．

点评 解决本题的关键知道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，从而得出动能的增加量，会根据下降的高度求解重力势能的减小量．