Question

【題目】如圖1所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，用重物帶動(dòng)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(tái)和帶夾子的重物，此外還必需的器材是 （只有一個(gè)選項(xiàng)符合要求。填選項(xiàng)前的符號(hào)）。

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(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，如圖3所示（其中一段紙帶圖中未畫出）。圖中O點(diǎn)為打出的起始點(diǎn)，且速度為零。

選取在紙帶上連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G作為計(jì)數(shù)點(diǎn)。其中測(cè)出D、E、F點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離如圖所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T=0．02s。由此可計(jì)算出物體下落到E點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度vE =______ m/s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

③若已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，代入圖2中所測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并將與 進(jìn)行比較（用題中所給字母表示），即可在誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證，從O點(diǎn)到E 點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能是否守恒。

④某同學(xué)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)不慎將紙帶前半部分損壞，找不到打出的起始點(diǎn)O了，如圖3所示。于是他利用剩余的紙帶進(jìn)行如下的測(cè)量：以A點(diǎn)為起點(diǎn)，測(cè)量各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離h，計(jì)算出物體下落到各點(diǎn)的速度v，并作出v2-h圖像。圖4中給出了a、b、c三條直線，他作出的圖像應(yīng)該是直線_________；由圖像得出，A點(diǎn)到起始點(diǎn)O的距離為_________cm（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

⑤某同學(xué)在家里做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示，用細(xì)線的一端系住一個(gè)較重的小鐵鎖（可看成質(zhì)點(diǎn)），另一端纏系在一支筆上，將筆放在水平桌面的邊上，用較重的書壓住。將鐵鎖拉至與桌面等高處（細(xì)線拉直），然后自由釋放。在筆的正下方某合適位置放一小刀，鐵鎖經(jīng)過(guò)時(shí)，細(xì)線立即被割斷，鐵鎖繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，落在水平地面上。測(cè)得水平桌面高度為h，筆到鐵鎖的距離為l，筆到鐵鎖落地的水平距離為s。若滿足s2=___________（用l、h表示），即可驗(yàn)證鐵鎖從釋放至運(yùn)動(dòng)到筆的正下方的過(guò)程中機(jī)械能守恒。

Answer 1

【答案】（2）① D；② 3．04；③ gh2 ；④ a，10．0；⑤ 4l（h-l）。

【解析】

試題分析：①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源，測(cè)量紙帶還需要刻度尺，故選項(xiàng)D正確，由于該實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，質(zhì)量可以約掉，故不需要測(cè)量其質(zhì)量的大小，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；②打E點(diǎn)時(shí)的速度為vE==3．04m/s；③根據(jù)機(jī)械能守恒，則mgh2=，故只需要驗(yàn)證與gh2的關(guān)系即可；④若是從A點(diǎn)開始計(jì)時(shí)的，則mg△h=－，故v2=2g△h+vA2；即當(dāng)△h=0時(shí)，v2不是0，故圖像應(yīng)該是直線a，由圖像可知，當(dāng)v=0時(shí)，△h=－10cm，故說(shuō)明A點(diǎn)到起始點(diǎn)O的距離為10cm；⑤若機(jī)械能守恒，則mgl=，又因?yàn)榫�割斷后鐵鎖做平拋運(yùn)動(dòng)，此后鎖下落的時(shí)間為t=，則鎖的速度v2=，代入上式得s2=4l（h-l）。