Question

【題目】圖甲所示為驗證機械能守恒定律的實驗裝置，某同學完成了一系列實驗操作后，得到了如圖乙所示的一條紙帶。現選取紙帶上某清晰的點標為0，然后每兩個計時點取一個計數點，分別標記為1、2、3、4、5、6，用刻度尺量出計數點l、2、3、4、5、6與0點的距離分別為h1、h2、h3、h4、h5、h6。（重力加速度為g）

（1）已知打點計時器的打點周期為T，可求出打各個計數點時對應的速度分別為v1、v2、v3、v4、v5，其中v5的計算式v5＝_____。

（2）若重錘的質量為m，取打點0時重錘所在水平面為參考平面，分別算出打各個計數點時對應重錘的勢能Epi和動能Eki，則打計數點3時對應重錘的勢能Ep3＝_____ （用題中所給物理量的符號表示）；接著在E—h坐標系中描點作出如圖丙所示的Ek－h和Ep－h圖線，求得Ep－h圖線斜率的絕對值為k1，Ek－h圖線的斜率為k2，則在誤差允許的范圍內，k1_____k2（填“>”、“<”或“=”）時重錘的機械能守恒。

（3）關于上述實驗，下列說法中正確的是_____

A．實驗中可用干電池作為電源

B．為了減小阻力的影響，重錘的密度和質量應該適當大些

C．實驗時應先釋放紙帶后接通電源

D．圖丙Ek—h圖線縱軸上的截距表示重錘經過參考平面時的動能

（4）無論如何改進實驗方法和措施，總有重力勢能的改變量大于動能的改變量，原因是：_____。

Answer 1

【答案】（1）；（2）-mgh3，=；（3）BD；（4）重錘下落過程中紙帶和重錘受到阻力作用。

【解析】試題分析：（1）計數點5的瞬時速度等于4、6兩點間的平均速度，則v5＝．

（2）打計數點3時對應重錘的勢能Ep3=-mgh3，根據圖象可知，每一段對應的重力勢能減小量和動能增加量相等，那么機械能守恒，即圖線的斜率相同，才能滿足條件，因此k1=k2．

（3）A．實驗中打點計時器，使用的是交流電源，不可用干電池作為電源，故A錯誤；

B．為了減小阻力的影響，重錘的密度和質量應該適當大些，故B正確；

C．實驗時應先接通電源，再釋放紙帶，故C錯誤．

D．圖丙Ek-h圖線縱軸上的截距表示重錘經過參考平面時的初動能，故D正確．

故選：BD

（4）無論如何改進實驗方法和措施，總有重力勢能的改變量大于動能的改變量，原因是重錘下落過程中紙帶和重錘受到阻力作用。