Question

10．如圖甲所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，用重物（重物及夾子的總質(zhì)量為m=1.0kg）帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可“驗證機械能守恒定律”．

（1）已準備的器材有：打點計時器（帶導線）、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還必需的器材是D（只有一個選項符合要求，填選項前的符號）．
A．直流電源、天平及砝碼       B．直流電源、刻度尺
C．交流電源、天平及砝碼       D．交流電源、刻度尺
（2）安裝好實驗裝置，正確進行實驗操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖乙所示（其中一段紙帶圖中未畫出）．圖中O點為打出的起始點，且速度為零．選取在紙帶上連續(xù)打出的點A、B、C、D、E、F、G作為計數(shù)點．其中測出D、E、F點距起始點O的距離如圖所示．已知打點計時器打點周期為T=0.02s．由此可計算出打點計時器打下E點時，物體的瞬時速度v_E=2.30m/s．
（3）某同學在一次實驗中，操作規(guī)范、數(shù)據(jù)測量準確，進行實驗處理時發(fā)現(xiàn)，△E_P總是略大于△E_k（填“略大于”、“略小于”或“等于”）．這是該實驗存在系統(tǒng)誤差的必然結果，造成此結果的主要原因是阻力的存在．
（4）某同學進行數(shù)據(jù)處理時不慎將紙帶前半部分損壞，找不到打出的起始點O了，如圖丙所示．于是他利用剩余的紙帶進行如下的測量：以A點為起點，測量各點到A點的距離h，計算出物體下落到各點的速度v，并作出v²-h圖象．圖丁中給出了a、b、c三條直線，他作出的圖象應該是直線a；由圖象可知，打點計時器打下A點時，物體的瞬時速度v_A=1.0 m/s．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定必需的器材．
（2）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E點的速度．
（3）由于阻力存在，部分能量轉換為內(nèi)能，則重力勢能的減小量略大于動能的增加量．
（4）抓住A點速度不為零，得出正確的圖線，結合縱坐標求出A點的瞬時速度．

解答 解：（1）打點計時器的工作電源是交流電源，在實驗中需要刻度尺測量紙帶上點與點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的距離，求出平均速度，從而可知瞬時速度．重錘的質(zhì)量可以不測．故選：D．
（2）E點的瞬時速度等于DF段的平均速度，則${v}_{E}=\frac{{x}_{DF}}{2T}=\frac{0.3289-0.2369}{0.04}m/s$=2.30m/s．
（3）由于阻力的存在，重力勢能的減小量略大于動能的增加量．
（4）以A點為起點，測量各點到A點的距離h，由于A點速度不為零，可知h=0時，縱軸坐標不為零，可知正確的圖線為a．當h=0時，v²=1.0²m²/s²，則打下A點的速度v=1.0m/s．
故答案為：（1）D；（2）2.30；（3）略大于，阻力的存在，（4）a，1.0．

點評 解決本題的關鍵掌握實驗的原理，會通過原理確定測量的物理量．以及掌握紙帶的處理，會通過紙帶求解瞬時速度．