Question

18．在“验证机械能守恒定律”的实验中，实验装置如图甲所示．

（1）该实验中使用电火花计时器，它的工作电压是交流220V（填“交流220V”、“交流6V以下”或“直流6V以下”），纸带下端所挂重物应选图乙中的C重物比较合适（填所选重物的字母）．
（2）按照正确的操作得到如图丙所示的纸带．其中打O点时释放重物，A、B、C是打点计时器连续打下的三个点，该同学用毫米刻度尺测量O点到A、B、C各点的距离，并记录在图丙中（单位cm）．已知打点计时器打点时间间隔为0.02s，重物质量为0.5kg，当地重力加速度g取9.80m/s²．
①这三个数据中不符合有效数字读数要求的是12.8．
②现选取重物在OB段的运动进行数据处理，则打B点时重物的速度为1.57m/s，OB段动能增加量为0.616J，重力势能减少量为0.627J（计算结果均保留三位有效数字）．
③即使在操作规范，数据测量及数据处理很准确的前提下，该实验测得的△E_P也一定略大于△E_K，这是实验存在系统误差的必然结果，试分析该系统误差产生的主要原因：重锤在下落时要受到阻力作用（对纸带的摩擦力、空气阻力）．

Answer 1

分析 （1）电火花打点计时器使用交流220V的电源，所选的重物应质量大一些，体积小一些．
（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量．

解答 解：（1）电火花打点计时器使用交流220V的工作电压，重物选择质量大一些，体积小一些的，故选C．
（2）①纸带点迹间距离的读数小数点后保留2位，则三个数据中不符合有效数字要求的是12.8．
②B点的速度${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{（16.12-9.84）×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=1.57m/s，则OB段动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}m{{v}_{B}}^{2}=\frac{1}{2}×0.5×1.5{7}^{2}$≈0.616J，重力势能的减小量△E_p=mgh=0.5×9.8×0.128J≈0.627J．
③数据测量及数据处理很准确的前提下，该实验测得的△E_P也一定略大于△E_K，产生该系统误差的原因：重锤在下落时要受到阻力作用（对纸带的摩擦力、空气阻力）．
故答案为：（1）交流220V； C   （2）①12.8    ②1.57； 0.616；  0.627 
③重锤在下落时要受到阻力作用（对纸带的摩擦力、空气阻力）．

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法，本题是常规题，运用匀变速直线运动的两个推论处理纸带问题，是高考热点，要熟练掌握．