Question

【题目】如图所示为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、电火花打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平，交流电源。回答下列问题。

（1）为完成此实验，除了现有的器材，还需要的器材是____________；

（2）关于本实验，在操作过程正确的情况下，下列说法中正确的是_______；

A．实验时一定要称出重锤的质量

B．实验中测得重锤重力势能的减少量DEP略大于它动能的增加量DEk，是因为阻力做功造成的

C．如果纸带上打下的第1、2点模糊不清，则无论用何种方法处理数据，该纸带都不能用于验证机械能守恒定律

D．处理实验数据时，可直接利用打下的连续实际点迹作为“计数点”

（3）若按实验要求选出合适的纸带进行测量，量得连续三个计数点A、B、C到第一个点O的距离如图所示（相邻两点时间间隔为0.02s），当地重力加速度g=9.80 m/s2，重锤质量为0.50 kg，那么打下点B时重锤的动能EkB=________J，从O到B 的过程中重力势能减少量为DEP=_____J。（计算结果均保留三位有效数字）

（4）在实验中，某同学根据实验测得的数据，通过计算发现，重锤在下落过程中，重锤动能的增加量略大于重锤势能的减少量，若实验测量与计算均无错误，则出现这一问题的原因可能是______________

A．重锤的质量偏大

B．交流电源的电压偏高

C．交流电源的频率小于50 Hz

D．重锤下落时受到的阻力过大

Answer 1

【答案】 （1）刻度尺 （2）B D （3）1.00 1.05 （4）C

【解析】（1）纸带各点间距离需要刻度尺测量，所以还需要的器材有刻度尺；
（2）实验时不需要称出重锤的质量，故A错误；阻力做功使得实验中测得重锤重力势能的减少量△Ep略大于它动能的增加量△Ek ，故B正确；如果纸带上打下的第1、2点模糊不清，可以选择纸带上其他清晰两点来验证机械能守恒定律，故C错误；处理打点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法，若采用计数点，是使测量长度变长，从而减小测量长度的误差，故D正确．
（3）B点时重锤的速度等于AC两点间的平均速度．AC间距为：
xAC＝(25.7117.72)cm＝7.99cm＝7.99×102m
B点时重锤的速度为：

从O到B的过程中动能增量：Ek=

从O到B的过程中重力势能减少量为：△Ep=mgh=0.500×9.8×0.2152J=1.05J

（4）根据mgh=mv2可知，测量结果与重锤质量m无关，所以A错误；由 可知，测量结果与电压U无关，所以B错误；由，其中，所以若实际交流电源的频率小于50Hz，而将f=50Hz代入上式求出的速度要大于实际速度，从而导致Ek＞mgh，所以C正确；根据能量守恒定律可知，若重锤下落时受到的阻力过大，则重锤动能的增加量应小于重力势能的减少量，所以D错误．故选C.