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17.某同學用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律.實驗所用的電源為學生電源.輸出電壓為6V(頻率為50Hz)的交流電和直流電兩種.重錘從高處由靜止開始下落,打點計時器在重錘拖著的紙帶打出一系列的點,對紙帶上的點痕進行測量,即驗證機械能守恒定律.

(1)他進行了下面幾個操作步驟,其中沒有必要進行或操作不當?shù)牟襟E是BC:
A.按照如圖1所示的裝置安裝器件;
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;
E.測量紙帶上某些點間的距離;
F.根據(jù)測量的結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.
(2)某同學按照正確的操作選得紙帶如圖2所示,其中O是起始點,A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點.用毫米刻度尺測量O到A、B、C各點的距離,并記錄在圖中(單位:mm).
該同學用重錘在OB段的運動來驗證機械能守恒,已知當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2,他用AC段的平均速度作為打出B點時對應的物體的瞬時速度,則OB段重錘重力勢能的減少量為1.22m,而動能的增加量為1.20m(計算結果均保留3位有效數(shù)字,重錘質(zhì)量用m表示),造成上述實驗結果不相等的原因主要是因為有摩擦生熱,減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.

分析 (1)根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定沒有必要的步驟和操作不當?shù)牟襟E.
(2)根據(jù)下降的高度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B點的速度,從而得出動能的增加量.

解答 解:(1)打點計時器應接在電源的“交流輸出”上,故B錯誤.驗證機械能守恒,即驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等,質(zhì)量可以約去,所以不需要測量重錘的質(zhì)量,故C錯誤.
故選:BC.
(2)OB段重錘重力勢能的減少量△Ep=mgh=m×9.8×0.1242=1.22m,B點的瞬時速度vB=xAC2T=0.15700.09510.04m/s=1.55m/s,則動能的增加量Ek=12mvB2=12×m×1.552=1.20m.
重力勢能的減小量略大于動能的增加量,因為有摩擦生熱,減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.
故答案為:(1)BC,(2)1.22m,1.20m,因為有摩擦生熱,減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理以及操作中的注意事項,掌握紙帶的處理方法,會根據(jù)紙帶求解瞬時速度,從而得出動能的增加量,會根據(jù)下降的高度求解重力勢能的減小量.

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