Question

【題目】如圖所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上，用重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

①已準(zhǔn)備的器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需要的器材是________(填字母代號)。

A．直流電源、天平及砝碼

B．直流電源、毫米刻度尺

C．交流電源、天平及砝碼

D．交流電源、毫米刻度尺

②實(shí)驗(yàn)中需要測量物體由靜止開始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h。 某同學(xué)對實(shí)驗(yàn)得到的紙帶設(shè)計(jì)了以下四種測量方案。這些方案中合理的是_______。

A．用刻度尺測出物體下落的高度h，由打點(diǎn)間隔數(shù)計(jì)算出下落時(shí)間t，通過v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v

B．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過計(jì)算出瞬時(shí)速度v

C．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時(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，測算出瞬時(shí)速度v，并通過計(jì)算得出高度h

D．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時(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，測算出瞬時(shí)速度v

③安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如下圖所示。圖中O點(diǎn)為打點(diǎn)起始點(diǎn)，且速度為零。選取紙帶上打出的連續(xù)點(diǎn)A、B、C、…作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，測出其中E、F、G點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離分別為h1、h2、h3。已知重錘質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?/span>g，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T。為了驗(yàn)證此實(shí)驗(yàn)過程中機(jī)械能是否守恒，需要計(jì)算出從O點(diǎn)到F點(diǎn)的過程中：重錘重力勢能的減少量ΔEp=_______，動能的增加量ΔEk=_______ (用題中所給字母表示)

④某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離h，并計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度v，用實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)繪制出v2-h圖線，圖象是一條直線，此直線斜率的物理含義是________。

Answer 1

【答案】 ① D mgh2 重錘下落時(shí)加速度的2倍

【解析】（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是交流電源，在實(shí)驗(yàn)中需要刻度尺測量紙帶上點(diǎn)與點(diǎn)間的距離從而可知道重錘下降的距離，以及通過紙帶上兩點(diǎn)的距離，求出平均速度，從而可知瞬時(shí)速度，本實(shí)驗(yàn)還需要的實(shí)驗(yàn)器材是：交流電源與毫米刻度尺，故選：D；
（2）實(shí)驗(yàn)中瞬時(shí)速度通過某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度去求解，不能根據(jù)v=gt和 求解，否則就默認(rèn)了機(jī)械能守恒，失去驗(yàn)證的意義．故A、B錯(cuò)誤，D正確．
實(shí)驗(yàn)中，用刻度尺測量物體下落的高度，不能根據(jù)計(jì)算得出高度h，故C錯(cuò)誤．故選D．
（3）從O點(diǎn)到F點(diǎn)的過程中，重錘重力勢能的減少量△EP=mgh2，F(xiàn)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則動能的增加量．

（4）根據(jù)mgh= mv2得：v2=2gh，可知圖線的斜率等于k=2g，即直線斜率的物理含義是重錘下落時(shí)加速度的2倍．