Question

实验装置探究重锤下落过程中动能与重力势能的转化问题。

① 实验操作步骤如下：

A．按实验要求安装好实验装置。

B．使重锤靠近打点计时器，接着先释放重锤，再接通电源， 打点计时器在纸带上打下一系列的点。

C．图为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点。分别测出若干连续打点A、B、C……与 O点之间的距离h₁、h₂、h₃……。

以上A、B、C三个选项中哪个选项是错误的_________。

②已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m，重力加速度为g，结合实验中所测的h₁、h₂、h₃，可得重锤下落到B点时的速度大小为________，纸带从O点下落到B点的过程中，重锤增加的动能为        ，减小的重力势能为          ，在误差允许范围内重锤动能增加量      重力势能减少量（填写“大于”、“等于”或“小于”）。

③取打下O点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能E_k 和重力势能E_p，建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示E_k和E_p，根据以上数据在图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k₁=2.94 J/m，请计算图线Ⅱ的斜率k₂=    J/m（保留3位有效数字）。重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为         （用k₁和k₂字母表示）。

Answer

①B；②；；mgh2 ；等于；③2.80（2.73～2.83均可）； （k1用mg表示也可）

【解析】

试题分析：①中的B步骤中，要先接通电源后放纸带；②根据运动规律可得B点的速度为vB=；纸带从O点下落到B点的过程中，重锤增加的动能为，减小的重力势能为，在误差允许范围内重锤动能增加量等于重力势能减少量。③图线Ⅱ的斜率；设重物下落的高度为h，则由图线可知，重力势能减少量为k1h；动能增加量为k2h，克服阻力做功为：k1h-k2h；则阻力为k1-k2；平均阻力与重锤所受重力的比值为（k1用mg表示也可）。

考点：验证机械能守恒定律。