Question

8．某學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，電火花計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電．他們將細(xì)線穿過定滑輪后分別與兩個(gè)質(zhì)量不等的重物A、B相連，重物B的下邊再連接一條紙帶．將重物由靜止釋放后，A下降，B上升，與重物B相連的紙帶就記錄下它們的運(yùn)動(dòng)情況．

（1）關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是AB
A．電火花計(jì)時(shí)器所用電源的電壓是220V
B．電火花計(jì)時(shí)器兩限位孔的連線應(yīng)豎直
C．重物B的初始位置離電火花計(jì)時(shí)器遠(yuǎn)一些較好
D．在釋放兩個(gè)重物的同時(shí)接通電火花計(jì)時(shí)器的電源
（2）如圖乙所示為該小組在實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，他們確定一合適的點(diǎn)為O點(diǎn)，每隔一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，標(biāo)為1、2、…、6．用刻度尺量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，記錄在紙帶上．則打計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)，重物B的速度大小v₁=0.60m/s．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）該小組想研究在計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”、“5”之間系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒．他們測(cè)出了打計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”、“5”時(shí)重物B的速度大小v₁、v₅和這兩點(diǎn)之間的距離h，還需測(cè)量出重物A、B的質(zhì)量m_A、m_B（請(qǐng)寫出待測(cè)物理量及字母），重力加速度g已知．在誤差允許的范圍內(nèi)，若等式（m_A-m_B）gh=$\frac{1}{2}（{m}_{A}+{m}_{B}）（{v}_{5}^{2}-{v}_{1}^{2}）$成立，就可說明本次實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)機(jī)械能守恒．
（4）該小組改變重物A、B的質(zhì)量多次重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能△E_p總是略大于增加的動(dòng)能△E_k，且A、B的質(zhì)量相差越大，△E_p-△E_k就越大．你認(rèn)為出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能有一部分會(huì)轉(zhuǎn)化為定滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，及電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓，即可求解；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程的平均速度可以求出1點(diǎn)的速度大小；
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，求得打計(jì)數(shù)點(diǎn)1、5時(shí)重物的速度，再求動(dòng)能的增加量為△E_k．
（4）物體下落過程中存在阻力，重力勢(shì)能沒有全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，據(jù)此可正確解答；

解答 解：（1）A．電火花計(jì)時(shí)器所用電源的電壓是220V，故A正確；
B．電火花計(jì)時(shí)器兩限位孔的連線應(yīng)豎直，故B正確；
C．重物B的初始位置離電火花計(jì)時(shí)器近一些較好，故C錯(cuò)誤；
D．先接通電火花計(jì)時(shí)器的電源，再釋放兩個(gè)重物，故D錯(cuò)誤；
故選：AB；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)有：v₁=$\frac{{x}_{02}}{2T}$=$\frac{0.048}{4×0.02}$=0.60m/s
（3）根據(jù)系統(tǒng)減小的重力勢(shì)能，轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)動(dòng)能的增加，即有：（m_A-m_B）gh=$\frac{1}{2}（{m}_{A}+{m}_{B}）（{v}_{5}^{2}-{v}_{1}^{2}）$；
測(cè)出了打計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”、“5”時(shí)重物B的速度大小v₁、v₅和這兩點(diǎn)之間的距離h，
還需要測(cè)量重物A、B的質(zhì)量m_A、m_B；
重力加速度g已知．在誤差允許的范圍內(nèi)，若等式：（m_A-m_B）gh=$\frac{1}{2}（{m}_{A}+{m}_{B}）（{v}_{5}^{2}-{v}_{1}^{2}）$成立，就可說明本次實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)機(jī)械能守恒．
（4）物體下落過程中存在阻力，重力勢(shì)能沒有全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，因此重力勢(shì)能的減少量△Ep略大于動(dòng)能的增加量為△E_K．
故答案為：（1）AB；（2）0.60；（3）重物A、B的質(zhì)量m_A、m_B；（m_A-m_B）gh=$\frac{1}{2}（{m}_{A}+{m}_{B}）（{v}_{5}^{2}-{v}_{1}^{2}）$；
（4）系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能有一部分會(huì)轉(zhuǎn)化為定滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能．

點(diǎn)評(píng) 考查了在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中如何求物體的速度以及簡(jiǎn)單的誤差分析；并掌握系統(tǒng)的重力勢(shì)能與動(dòng)能的求解方法．