Question

如图1所示为用电火花打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置：

(1)打点计时器的电源频率为50Hz，则打点的周期为_____ s，当地的重力加速度g=9.8m/s²，重物质量为0.2kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带如图2所示，打P点时，重物的速度为零，A、B、C为另外3个连续点，根据图中的数据，可知重物由P点运动到B点，重力势能减少量△E_P=________J，在B点的动能E_P=________J（计算结果均保留3位有效数字）；

(2)B点离P点的距离用h表示，打B点时重物的速度为v_B，当两者间的关系式满足___________时，说明下落过程中重锤的机械能守恒（已知重力加速度为g）；

(3)实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是___________。

A.重物的质量过大    B.重物的体积过小

C.电源的电压偏低    D.重物及纸带在下落时受到阻力。

Answer

0.02 9.82×10-2 vB2=2gh D

【解析】

(1)[1]打点计时器的电源频率为50Hz，则打点的周期为

[2][3]重物由P点运动到B点，重力势能减小量

△Ep=mgh=0.2×9.8×0.0501J=9.82×10-2J

打B点时的速度

在B点的动能

(2)[4] 由机械能守恒定律得

即

vB2=2gh

说明下落过程中重锤的机械能守恒。

(3)[5] A．重物的质量过大，重物和纸带受到的阻力相对较小，所以有利于减小误差，故A错误；
B．重物的体积过小，有利于较小阻力，所以有利于减小误差，故B错误；
C．电源的电压偏低，电磁铁产生的吸力就会减小，吸力不够，打出的点也就不清晰了，与误差的产生没有关系，故C错误；
D．重物及纸带在下落时受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做功，重力势能减小除了转化给了动能还有一部分转化给摩擦产生的内能，所以重物增加的动能略小于减少的重力势能，故D正确。
故选D。