Question

【題目】如圖1所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，用重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可“驗證機械能守恒定律”。

①已準備的器材有：打點計時器（帶導線）、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還必需的器材是 （只有一個選項符合要求。填選項前的符號）。

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安裝好實驗裝置，正確進行實驗操作，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點為打出的起始點，且速度為零。

選取在紙帶上連續打出的點A、B、C、D、E、F、G作為計數點。其中測出D、E、F點距起始點O的距離如圖所示。已知打點計時器打點周期為T=0．02s。由此可計算出物體下落到E點時的瞬時速度vE =______ m/s（結果保留三位有效數字）。

③若已知當地重力加速度為g，代入圖2中所測的數據進行計算，并將與 進行比較（用題中所給字母表示），即可在誤差范圍內驗證，從O點到E 點的過程中機械能是否守恒。

④某同學進行數據處理時不慎將紙帶前半部分損壞，找不到打出的起始點O了，如圖3所示。于是他利用剩余的紙帶進行如下的測量：以A點為起點，測量各點到A點的距離h，計算出物體下落到各點的速度v，并作出v2-h圖像。圖4中給出了a、b、c三條直線，他作出的圖像應該是直線_________；由圖像得出，A點到起始點O的距離為_________cm（結果保留三位有效數字）。

⑤某同學在家里做“驗證機械能守恒定律”的實驗，他設計的實驗裝置如圖5所示，用細線的一端系住一個較重的小鐵鎖（可看成質點），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，鐵鎖經過時，細線立即被割斷，鐵鎖繼續向前運動，落在水平地面上。測得水平桌面高度為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），即可驗證鐵鎖從釋放至運動到筆的正下方的過程中機械能守恒。

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打點計時器需要交流電源，測量紙帶還需要刻度尺，故選項D正確，由于該實驗是驗證機械能守恒定律，質量可以約掉，故不需要測量其質量的大小，所以選項C錯誤；②打E點時的速度為vE==3．04m/s；③根據機械能守恒，則mgh2=，故只需要驗證與gh2的關系即可；④若是從A點開始計時的，則mg△h=－，故v2=2g△h+vA2；即當△h=0時，v2不是0，故圖像應該是直線a，由圖像可知，當v=0時，△h=－10cm，故說明A點到起始點O的距離為10cm；⑤若機械能守恒，則mgl=，又因為線割斷后鐵鎖做平拋運動，此后鎖下落的時間為t=，則鎖的速度v2=，代入上式得s2=4l（h-l）。