Question

如图1所示，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可“验证机械能守恒定律”。

①已准备的器材有：打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还必需的器材是        （只有一个选项符合要求。填选项前的符号）。

A．直流电源、天平及砝码

B．直流电源、刻度尺

C．交流电源、天平及砝码

D．交流电源、刻度尺

②安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图3所示（其中一段纸带图中未画出）。图中O点为打出的起始点，且速度为零。

选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点。其中测出D、E、F点距起始点O的距离如图所示。已知打点计时器打点周期为T=0．02s。由此可计算出物体下落到E点时的瞬时速度v_E =______ m/s（结果保留三位有效数字）。

③若已知当地重力加速度为g，代入图2中所测的数据进行计算，并将与       进行比较（用题中所给字母表示），即可在误差范围内验证，从O点到E 点的过程中机械能是否守恒。

④某同学进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏，找不到打出的起始点O了，如图3所示。于是他利用剩余的纸带进行如下的测量：以A点为起点，测量各点到A点的距离h，计算出物体下落到各点的速度v，并作出v²-h图像。图4中给出了a、b、c三条直线，他作出的图像应该是直线_________；由图像得出，A点到起始点O的距离为_________cm（结果保留三位有效数字）。

⑤某同学在家里做“验证机械能守恒定律”的实验，他设计的实验装置如图5所示，用细线的一端系住一个较重的小铁锁（可看成质点），另一端缠系在一支笔上，将笔放在水平桌面的边上，用较重的书压住。将铁锁拉至与桌面等高处（细线拉直），然后自由释放。在笔的正下方某合适位置放一小刀，铁锁经过时，细线立即被割断，铁锁继续向前运动，落在水平地面上。测得水平桌面高度为h，笔到铁锁的距离为l，笔到铁锁落地的水平距离为s。若满足s²=___________（用l、h表示），即可验证铁锁从释放至运动到笔的正下方的过程中机械能守恒。

Answer

（2）① D；② 3．04；③ gh2 ；④ a，10．0；⑤ 4l（h-l）。

【解析】

试题分析：①打点计时器需要交流电源，测量纸带还需要刻度尺，故选项D正确，由于该实验是验证机械能守恒定律，质量可以约掉，故不需要测量其质量的大小，所以选项C错误；②打E点时的速度为vE==3．04m/s；③根据机械能守恒，则mgh2=，故只需要验证与gh2的关系即可；④若是从A点开始计时的，则mg△h=－，故v2=2g△h+vA2；即当△h=0时，v2不是0，故图像应该是直线a，由图像可知，当v=0时，△h=－10cm，故说明A点到起始点O的距离为10cm；⑤若机械能守恒，则mgl=，又因为线割断后铁锁做平抛运动，此后锁下落的时间为t=，则锁的速度v2=，代入上式得s2=4l（h-l）。

考点：验证机械能守恒定律。