Question

某同學用圖甲所示裝置探究機械能守恒定律。水平桌面邊緣帶有最小分度為厘米的刻度，一輛小車通過不可伸長的細線跨過小滑輪與鉤碼相連。起初小車靜止桌面右端，車的左端剛好與桌面上10.0cm處刻度對齊，鉤碼到地面的距離大于小車到滑輪的距離。啟動頻閃攝影系統后，釋放鉤碼，小車在鉤碼的牽引下，由靜止開始沿水平桌面運動，圖乙是實驗中得到的頻閃照片的一部分。已知小車質量M =200g，鉤碼質量m=50g，閃光頻率f=10.0Hz，重力加速度g=9.80m/s²。

乙

⑴用x表示小車從靜止起運動到A點過程中通過的位移，v_A表示小車運動至A點時的速度，若在誤差允許的范圍內，有公式                            成立(用題中所給字母表示)，就可說明在此過程中由小車和鉤碼組成的系統機械能守恒。

⑵由頻閃照片上的數據，可得小車到達A位置時系統的動能E_K=      J，小車從靜止開始運動到A位置的過程中，鉤碼減少的重力勢能E_p=       J。(結果均保留三位有效數字）

⑶實驗操作及測量均正確，經反復實驗，數據幾無變化。說明在此運動過程中系統機械能

　 　（填“守恒”或“不守恒”），得此實驗結果的主要原因應是                    。

 

Answer 1

【答案】

⑴    (2分)⑵0.425-0.435   0.475-0.485     (每空2分)⑶不守恒，小車、鉤碼運動過程中受到的摩擦阻力較大（每空1分）

【解析】⑴由系統重力勢能的減小量等于動能增大量可列出公式⑵A點速度可根據左右兩個小車位置間的平均速度去求，從而求出動能，重力勢能減小量為mgh⑶略