Question

19．用圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律時，所用交流電源的頻率為50Hz，得到如圖乙所示的紙帶．選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起點O的距離為s₀=19.00cm，點A、C間的距離為s₁=8.36cm，點C、E間的距離為s₂=9.98cm，g取9.8m/s²．

（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器材
B．將打點計時器接到電源的“直流輸出”上
C．用天平測出重錘的質(zhì)量
D．先接通電源，后釋放紙帶，打出一條紙帶
E．選擇紙帶上距離較近的兩點作為初、末位置，測量出兩點間的距離
F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能
其中操作不當(dāng)或不必要的步驟是：BC．
（2）設(shè)重物的質(zhì)量為m，選取O、C兩點為初末位置研究機械能守恒．重物減少的重力勢能是2.68m J，打下C點時重物的動能是2.62m J．（結(jié)果數(shù)據(jù)保留三位有效數(shù)字）
（3）若測出紙帶上所有各點到O點之間的距離，根據(jù)紙帶算出各點的速度v及物體下落的高度h，則以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸，以h為橫軸畫出的圖象是圖丙中的A．

Answer 1

分析 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，只有理解了這些才能真正了解具體實驗操作的含義．
根據(jù)下降的高度，通過△E_p=mg△h求出重力勢能的減小量，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出D點的速度，從而求出C點的動能，根據(jù)能量守恒定律求出平均阻力的大��；利用機械能守恒定律分析判斷v²與h的圖象．

解答 解：（1）B：將打點計時器應(yīng)接到電源的“交流輸出”上，故B錯誤．
C：因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}$mv²的大小關(guān)系，故m可約去比較，不需要用天平，故C錯誤．
故選：BC
（2）由題意知T=0.02s
重力勢能的減少量為：△E_p=mg（x₀+x₁）=m×9.8×（0.19+0.0836）J=2.68m J
利用勻變速直線運動的推論得C點的瞬時速度，即v=$\frac{0.0836+0.0998}{4×0.02}$=2.29m/s
所以打C點時的動能為E_k═0.5×m×（2.29）²J=2.62m J
（3）有機械能守恒定律得：mgh=$\frac{1}{2}$mv²得：$\frac{1}{2}$v²=gh，
如測量出從O點開始下落的距離h，則以$\frac{1}{2}$v²為縱坐標軸，以h為橫坐標軸，畫出的$\frac{1}{2}$v²-h圖象為圖中過原點的直線，故BCD錯誤，A正確．
故選：A．
故答案為：（1）BC
（2）2.68m J；2.62m J
（3）A

點評 本題考查了驗證機械能守恒定律中的數(shù)據(jù)處理方法，以及有關(guān)誤差分析，要學(xué)會根據(jù)可能產(chǎn)生誤差的原因進行分析．