Question

【題目】利用圖所示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h。

(1)某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下的四種測(cè)量方案：

A．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并測(cè)出下落時(shí)間t，通過(guò)v＝gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v

B．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過(guò)計(jì)算出瞬時(shí)速度v

C．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v，并通過(guò)h＝v2/2g計(jì)算出高度h

D．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v

以上方案中只有一種最科學(xué)并且誤差最小的是________(填入相應(yīng)的字母)

(2)在實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，重錘在下落過(guò)程中，重錘動(dòng)能的增加量略大于重錘勢(shì)能的減少量，若實(shí)驗(yàn)測(cè)量與計(jì)算均無(wú)錯(cuò)誤，則出現(xiàn)這一問(wèn)題的原因可能是（____）

A．重錘的質(zhì)量偏大

B．交流電源的電壓偏高

C．交流電源的頻率小于50 Hz

D．重錘下落時(shí)受到的阻力過(guò)大

Answer 1

【答案】 D C

【解析】試題分析（1）解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)．因?yàn)槲覀冎�道自由落體運(yùn)動(dòng)只受重力，機(jī)械能就守恒．如果把重物的實(shí)際運(yùn)動(dòng)看成自由落體運(yùn)動(dòng)，再運(yùn)用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗(yàn)證．（2）關(guān)鍵是明確，在操作無(wú)誤的情況下，應(yīng)有，所以如果出現(xiàn)重錘動(dòng)能的增加量略大于重錘勢(shì)能的減小量，根據(jù)可知，若實(shí)際交流電源的頻率小于50Hz時(shí)，將f=50Hz代入求出的速度就大于實(shí)際的速度，從而得出的結(jié)論

（1）該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)．因?yàn)槲覀冎�道自由落體運(yùn)動(dòng)只受重力，機(jī)械能就守恒．如果把重物的實(shí)際運(yùn)動(dòng)看成自由落體運(yùn)動(dòng)，再運(yùn)用自由落體的規(guī)律求解速度，那么就不需要驗(yàn)證呢．其中abc三項(xiàng)都是運(yùn)用了自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解的，故ABC錯(cuò)誤；D是運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解的，所以正確的是D．

（2）根據(jù)可知，測(cè)量結(jié)果與重錘質(zhì)量m無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；由可知，測(cè)量結(jié)果與電壓U無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；由，其中，所以若實(shí)際交流電源的頻率小于50Hz，而將f=50Hz代入上式求出的速度要大于實(shí)際速度，從而導(dǎo)致，C正確；根據(jù)能量守恒定律可知，若重錘下落時(shí)受到的阻力過(guò)大，則重錘動(dòng)能的增加量應(yīng)小于重力勢(shì)能的減少量，所以D錯(cuò)誤．