Question

【題目】某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源，可以提供輸出電壓為6 V的交變電流和直流電，交變電流的頻率為50 Hz．重錘從高處由靜止開始下落，重錘拖著的紙帶上打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)測量并分析，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

(1)他進(jìn)行了下面幾個操作步驟：

A．按照圖示的裝置安裝器件；

B．將打點(diǎn)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．測量紙帶上某些點(diǎn)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其增加的動能．

其中沒有必要進(jìn)行的步驟是________，操作不當(dāng)?shù)牟襟E是________．(填選項字母)

(2)這位同學(xué)進(jìn)行正確測量后挑選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測量分析，如圖乙所示，其中O點(diǎn)為起始點(diǎn)，A、B、C、D、E、F為六個計數(shù)點(diǎn)．根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)，可得出打B點(diǎn)時重錘的速度為___________m／s．(保留3位有效數(shù)字)

(3)他根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)算出各點(diǎn)的速度，量出下落距離h，并以為縱軸、以h為橫軸畫出圖象，應(yīng)是下列圖中的_________．

(4)他進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)存在較大誤差，為此對實(shí)驗(yàn)設(shè)計進(jìn)行了改進(jìn)，用如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律：通過電磁鐵控制的小鐵球從A點(diǎn)自由下落，下落過程中經(jīng)過光電門B時，通過與之相連的毫秒計時器(圖中未畫出)記錄擋光時間t，用毫米刻度尺測出A、B之間的距離h，用游標(biāo)卡尺測得小鐵球的直徑d.重力加速度為g.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整光電門位置使小鐵球下落過程中球心通過光電門中的激光束．小鐵球通過光電門時的瞬時速度__________．如果滿足關(guān)系式________，就可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．

Answer 1

【答案】 C B 1.84 C

【解析】試題分析：勻變速直線運(yùn)動中中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，由此求出B點(diǎn)的速度，進(jìn)一步可以求出重錘動能的增加量；該實(shí)驗(yàn)利用小球經(jīng)過光電門的平均速度來代替瞬時速度，根據(jù)功能關(guān)系可知該實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的關(guān)系式為，由此可以求出該實(shí)驗(yàn)中需要驗(yàn)證的關(guān)系式．

（1）要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，需要驗(yàn)證，則只需驗(yàn)證即可，故不需要測出重錘的質(zhì)量，所以沒有必要進(jìn)行的步驟是C.打點(diǎn)計時器只能使用交流電源，故操作不當(dāng)?shù)牟襟E是B.

（2）由勻變速直線運(yùn)動的中間時刻速度推論可得，B點(diǎn)的速度.

（3）由關(guān)系式可知， 圖象應(yīng)是過原點(diǎn)的傾斜直線，故選C.

（4）小鐵球通過光電門的時間很短，故可用小鐵球經(jīng)過光電門的平均速度近似求出小鐵球通過光電門的瞬時速度，即，代入可得．