Question

【題目】利用圖所示裝置進行驗證機械能守恒定律的實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h。

(1)某班同學利用實驗得到的紙帶，設計了以下的四種測量方案：

A．用刻度尺測出物體下落的高度h，并測出下落時間t，通過v＝gt計算出瞬時速度v

B．用刻度尺測出物體下落的高度h，并通過計算出瞬時速度v

C．根據做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v，并通過h＝v2/2g計算出高度h

D．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度v

以上方案中只有一種最科學并且誤差最小的是________(填入相應的字母)

(2)在實驗中，某同學根據實驗測得的數據，通過計算發現，重錘在下落過程中，重錘動能的增加量略大于重錘勢能的減少量，若實驗測量與計算均無錯誤，則出現這一問題的原因可能是（____）

A．重錘的質量偏大

B．交流電源的電壓偏高

C．交流電源的頻率小于50 Hz

D．重錘下落時受到的阻力過大

Answer 1

【答案】 D C

【解析】試題分析（1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數據處理以及注意事項．該實驗是驗證機械能守恒定律的實驗．因為我們知道自由落體運動只受重力，機械能就守恒．如果把重物的實際運動看成自由落體運動，再運用自由落體的規律求解速度，那么就不需要驗證．（2）關鍵是明確，在操作無誤的情況下，應有，所以如果出現重錘動能的增加量略大于重錘勢能的減小量，根據可知，若實際交流電源的頻率小于50Hz時，將f=50Hz代入求出的速度就大于實際的速度，從而得出的結論

（1）該實驗是驗證機械能守恒定律的實驗．因為我們知道自由落體運動只受重力，機械能就守恒．如果把重物的實際運動看成自由落體運動，再運用自由落體的規律求解速度，那么就不需要驗證呢．其中abc三項都是運用了自由落體的運動規律求解的，故ABC錯誤；D是運用勻變速直線運動規律求解的，所以正確的是D．

（2）根據可知，測量結果與重錘質量m無關，A錯誤；由可知，測量結果與電壓U無關，B錯誤；由，其中，所以若實際交流電源的頻率小于50Hz，而將f=50Hz代入上式求出的速度要大于實際速度，從而導致，C正確；根據能量守恒定律可知，若重錘下落時受到的阻力過大，則重錘動能的增加量應小于重力勢能的減少量，所以D錯誤．