Question

15．某同學(xué)利用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，如圖所示，在紙帶上取6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.02s．其中1、2、3點(diǎn)相鄰，4、5、6點(diǎn)相鄰，在3點(diǎn)和4點(diǎn)之間還有若干個(gè)點(diǎn)．s₁是1、3兩點(diǎn)的距離，s₂是2、5兩點(diǎn)的距離，s₃是4、6兩點(diǎn)的距離．

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列操作正確的是BD．
A．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在220V交流電源上
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后松開紙帶
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先松開紙帶，然后迅速打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
D．紙帶應(yīng)理順，穿過(guò)限位孔并保持豎直
（2）點(diǎn)2速度的表達(dá)式v₂=$\frac{{S}_{1}}{2T}$．
（3）該同學(xué)測(cè)得的數(shù)據(jù)是s₁=4.40cm，s₂=16.20cm，s₃=8.40cm，重物（質(zhì)量為0.3kg）在豎直方向上運(yùn)動(dòng)從點(diǎn)2運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)5過(guò)程中，勢(shì)能減少量為0.476J．動(dòng)能增加量為0.480J（結(jié)果保留三位有效數(shù)字，重力加速度g=9.8m/s²）

Answer 1

分析 （1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在4-6V的交流電源上，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶．
（2）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出點(diǎn)2的瞬時(shí)速度．
（3）根據(jù)平均速度的推論分別求出點(diǎn)2、點(diǎn)5的瞬時(shí)速度，從而求出動(dòng)能的增加量，根據(jù)下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量．

解答 解：（1）A、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器解4-6V的交流電源．故A錯(cuò)誤．
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再松開紙帶．故B正確，C錯(cuò)誤．
D、為了減小阻力，紙帶應(yīng)理順，穿過(guò)限位孔并保持豎直．故D正確．
故選：BD．
（2）某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則v₂=$\frac{{S}_{1}}{2T}$．
（3）點(diǎn)2的瞬時(shí)速度v₂=$\frac{{S}_{1}}{2T}$=$\frac{4.40×1{0}^{-2}}{0.04}$m/s=1.1m/s，
點(diǎn)5的瞬時(shí)速度v₅=$\frac{{S}_{3}}{2T}$=$\frac{8.40×1{0}^{-2}}{0.04}$=2.1m/s，
則動(dòng)能的增加量△E_k=$\frac{1}{2}$mv₅²-$\frac{1}{2}$mv₂²=$\frac{1}{2}$×0.3×（2.1²-1.1²）=0.480J．
重力勢(shì)能的減小量△E_p=mgs₂=0.3×9.8×0.162J=0.476J．
故答案為：（1）BD；（2）$\frac{{S}_{1}}{2T}$；（3）0.476J；0.480J．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)的原理，以及實(shí)驗(yàn)注意的事項(xiàng)，知道誤差形成的原因．