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(jī)械能守恒定律。

①已準(zhǔn)備的器材有打點計時器（帶導(dǎo)線）、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需要的器材是__________（填字母代號）。

A．直流電源、天平及砝碼 B．直流電源、毫米刻度尺

C．交流電源、天平及砝碼 D．交流電源、毫米刻度尺

②實驗中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。某同學(xué)對實驗得到的紙帶，設(shè)計了以下四種測量方案，這些方案中合理的是：__________。

A．用刻度尺測出物體下落的高度h，由打點間隔數(shù)算出下落時間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(jù)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，并通過計算得出高度h

D．用刻度尺測出物體下落的高度h，根據(jù)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

③安裝好實驗裝置，正確進(jìn)行實驗操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶，如圖2所示。圖中O點為打點起始點，且速度為零。選取紙帶上打出的連續(xù)點A、B、C、……作為計數(shù)點，測出其中E、F、G點距起始點O的距離分別為h1、h2、h3。已知重錘質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?/span>g，計時器打點周期為T。為了驗證此實驗過程中機(jī)械能是否守恒，需要計算出從O點到F點的過程中，重錘重力勢能的減少量△Ep=__________，動能的增加量△Ek=__________（用題中所給字母表示）。

④實驗結(jié)果往往是重力勢能的減少量略大于動能的增加量，關(guān)于這個誤差下列說法正確的是__________。

A．該誤差屬于偶然誤差

B．該誤差屬于系統(tǒng)誤差

C．可以通過多次測量取平均值的方法來消除誤差

D．可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差

⑤某同學(xué)在實驗中發(fā)現(xiàn)重錘增加的動能略小于重錘減少的重力勢能，于是深入研究阻力對本實驗的影響。若重錘所受阻力為f。重錘質(zhì)量為m，重力加速度為g。他測出各計數(shù)點到起始點的距離h，并計算出各計數(shù)點的速度v，用實驗測得的數(shù)據(jù)繪制出v2﹣h圖線，如圖3所示，圖像是一條直線，此直線斜率k=__________（用題中字母表示）。

Answer 1

【答案】D D mgh2 BD

【解析】

①[1] 打點計時器需要使用交流電源，要測量物體下降的高度，以及瞬時速度的大小，所以需要測量點跡間的距離，需要毫米刻度尺；實驗驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，所以不需要測量物體的質(zhì)量，故不需要天平與砝碼，故D符合題意，ABC不符合題意。

故選D。

②[2] 驗證機(jī)械能守恒定律實驗，要用刻度尺測出物體下落的高度h，然后求出物體重力勢能的減少量；重物下落時做勻加速直線運動，根據(jù)勻變速直線運動的特點求出瞬時速度，即：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，故ABC不合理，D合理。

故選D。

③[3] 從O點到F點的過程中，重錘重力勢能的減少量

[4]根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出F點的瞬時速度，則有

重物動能的增加量

④[5]實驗結(jié)果往往是重力勢能的減少量略大于動能的增加量，這個誤差是系統(tǒng)誤差，無法避免；系統(tǒng)誤差時由于空氣阻力與摩擦阻力造成的，可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差，故BD正確，AC錯誤。

故選BD。

⑤[6] 由動能定理可知

整理得

則圖像的斜率為