Question

利用图甲的实验装置可探究重物下落过程中物体的机械能守恒问题．如图乙给出的是实验中获取的一条纸带，点O为电火花打点计时器打下的第一个点，分别测出若干连续点A、B、C…与O点的距离h₁=70．99cm、h₂=78．57cm、h₃=86．59cm…如图所示，已知重物的质量为m=100g，g取9．80m/s²，请回答下列问题：（所有结果均保留三位有效数字）

（1）下列有关此实验的操作中正确的是：

A．重物应靠近打点计时器，然后再接通电源放开纸带让重物带动纸带自由下落

B．重物应选择质量大、体积小、密度大的材料

C．实验时采用的电源为4—6V的低压交流电源

D．计算B点的瞬时速度时既可用也可用来求解

（2）在打下点到打下点B的过程中重物动能的增量为△E_k=     J，重物重力势能的减少量为△E_P =       J。

（3）取打下点时重物的重力势能为零，计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能E_K和重力势能E_P，建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示E_K和E_P，根据以上数据在图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。已求得图线Ⅰ斜率的绝对值为k₁，图线Ⅱ的斜率的绝对值为k₂，则可求出重物和纸带下落过程中所受平均阻力为       （用k₁和k₂表示）。

  

Answer

（1）AB；（2）0．761； 0．770（3）K1-K2

【解析】

试题分析：（1）释放前重物应靠近打点计时器，然后再接通电源放开纸带，让重物带动纸带自由下落，故A正确；重物应选择质量大、体积小、密度大的材料，有利于减小误差，故B正确；电火花使用220V交流电源，故C错误；计算B点的瞬时速度用求解，不能用求解，故D错误；故选AB

（2）B点的瞬时速度，则在打下点O到打下点B的过程中重物动能的增量为△EK=mvB2−0＝×0．1×3．92=0．761J，重物重力势能的减少量为△Ep=mgh2=0．1×9．8×0．7857=0．770J

（3）根据动能定理得，mgh-fh=mv2，则，

图线斜率，图线斜率，知k1-f=k2，则阻力f=k1-k2．

考点：探究重物下落过程中物体的机械能守恒

【名师点睛】解决本题的关键知道实验的原理，验证重力势能的减小量与动能的增加量是否相等．以及知道通过求某段时间内的平均速度表示瞬时速度．