1.利用如图装置做“验证机械能守恒定律”实验。
(1)为验证机械能是否守恒,除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是___________;
A.交流电源 B.刻度尺 C.天平(含砝码)
(2)实验中,先接通电源,再释放重物,得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为 、 、 。已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能减少量 ___________。动能增加量 ___________;
(3)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是___________;
A.利用公式 计算重物速度 B.利用公式 计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D.没有采用多次实验取平均值的方法
(4)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒:在纸带上选取多个计数点,测量它们到计数起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘 图像,如下判断正确的是___________。
A.若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能一定守恒
B.若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能可能不守恒
C.若图像是一条不经过原点的直线,则重物下落过程中机械能一定不守恒
【答案】 AB C B
【详解】(1)[1]A.实验时用到电磁打点加速器,则必须使用交流电源。故A正确;
B.在计算动能和重力势能变化量时,需要用到刻度尺测量纸带上计数点间的距离。故B正确;
C.在比较动能变化量和重力势能变化量是否相等时,需验证 可知等式两边可约去质量m,所以不需要天平。故C错误。故选AB;
(2)[2]重物的重力势能减少量
[3]计时器打B点时,纸带的速度大小为 从打O点到打B点的过程中,重物的动能增加量为
(3)[4]AB.利用公式计算重物速度,则说明重物做自由落体运动,重力势能减小量与动能增加量相等。故AB错误;
C.由于纸带在下落过程中,重锤和空气之间存在阻力,纸带和打点计时器之间存在摩擦力,所以减小的重力势能一部分转化为动能,还有一部分要克服空气阻力和摩擦阻力做功,故重力势能的减小量大于动能的增加量。故C正确;
D.若采用多次实验取平均值的方法,会使得实验误差减小,但实验过程中仍然存在阻力作用,仍有重力势能的减小量大于动能的增加量。故D错误。故选C;
(4)[5]AB.在重物下落h过程中,若初速度为零、阻力恒定,有 可得 则此时 图像就是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能可能不守恒。故A错误;B正确;
C.在重物下落h过程中,若初速度不为零、阻力为零,有 可得 此时图像是一条不过原点的直线,但重物下落过程中机械能守恒。故C错误。故选B。