Question

14．如圖所示為用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗裝置：所用電源的頻率為50Hz．某同學選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測得各計數點到O的距離（單位：cm）如圖所示，圖中O點是打點計時器打出的第一個點，A、B、C是連續打下的三個點．

（1）關于這一實驗，下列說法中正確的是D

A．打點計時器應接直流電源	B．應先釋放紙帶，后接通電源打點
C．需使用秒表測出重物下落的時間	D．釋放重物前，重物應靠近打點計時器

（2）若重錘質量為1kg，重力加速度取9.8m/s²．打點計時器打出B點時，重錘下落的速度v_B=0.98m/s，重錘的動能E_kB=0.48J．從開始下落算起，打點計時器打B點時，重錘的重力勢能減小量為0.49J（結果保留兩位有效數字）．通過計算，數值上△E_p＞△E_k（填“＞”“=”或“＜”），這是因為有紙帶摩擦和空氣阻力．

Answer 1

分析 （1）根據實驗的原理和注意事項確定正確的操作步驟．
（2）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出打出B點的速度，從而得出重錘的動能．根據下降的高度求出重力勢能的減小量．

解答 解：（1）A、打點計時器應接交流電源，故A錯誤．
B、實驗時應先接通電源，后釋放紙帶，故B錯誤．
C、該實驗不需要用秒表測量重物下落的時間，運動的時間可以通過打點計時器得出，故C錯誤．
D、釋放重物前，重物應靠近打點計時器，故D正確．
故選：D．
（2）B點的速度為：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（7.06-3.14）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=0.98m/s，
重物的動能為：${E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×1×0.9{8}^{2}$=0.48J，
重錘的重力勢能減小量為：$△{E}_{p}=mgh=1×9.8×5.01×1{0}^{-2}$J=0.49J，
通過計算，數值上△E_p＞△E_k，這是因為紙帶摩擦和空氣阻力的影響．
故答案為：（1）D；（2）0.98，0.48，0.49，＞，有紙帶摩擦和空氣阻力．

點評 解決本題的關鍵掌握紙帶的處理方法，會根據紙帶求解瞬時速度，從而得出動能的增加量，會根據下降的高度求解重力勢能的減小量．