题目内容

12.在“验证机械能守恒定律”的实验中,正确地完成实验操作后,得到一条点迹清晰的纸带,如图所示.在实验数据处理中,某同学取A、B两点来验证实验.已知打点计时器每隔0.02s打一个点,g取9.8m/s2,图中测量结果记录在下面的表格中.

(1)以下步骤仅是实验中的一部分,在这些步骤中多余的或错误的有ABE
A.用天平称出重锤的质量
B.把电火花计时器固定到铁架台上,并用导线把它和低压交流电源连接起来
C.纸带的一端固定到重锤上,另一端穿过电火花计时器限位孔,把重锤提升到一定的高度
D.接通电源,释放纸带
E.用秒表测出重锤下落的时间
(2)将表格中未填项目填写完整;
项目x1/cmA点瞬时速度/(m•s-1)x2/cmB点瞬时速度/(m•s-1)AB两点间距离/cm
数据3.920.9812.8050.00
(3)若重物和夹子的总质量为0.6kg,那么在A到B运动过程中,动能的增加量为2.78 J,重力势能的减少量为2.94 J(保留三位有效数字).

分析 (1)根据实验的原理以及注意事项确定错误和多余的操作步骤.
(2、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A到B过程中动能增加量,根据下降的高度求出重力势能的减小量.

解答 解:(1)A、验证机械能守恒,即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,不需要称出重锤的质量,故A是多余的.
B、电火花打点计时器接220V的交流电源,故B错误.
E、打点计时器可以直接记录时间,不需要秒表测量,故E错误.
故选:ABE.
(2)B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{{x}_{2}}{2T}=\frac{12.8×1{0}^{-2}}{0.04}m/s=3.20m/s$.
(3)在A到B运动过程中,动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{A}}^{2}$=$\frac{1}{2}×0.6×(3.2{0}^{2}-0.9{8}^{2})J$≈2.78J,
重力势能的减小量△Ep=mgh=0.6×9.8×0.5J≈2.94J.
故答案为:(1)ABE,(2)3.20,2.78,2.94.

点评 解决本题的关键知道实验的原理和注意事项,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.

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