Question

（13分）如图甲所示，用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之匀速转动，使之替代打点计时器。当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号，如图乙所示。设毛笔接触棒时不影响棒的运动，并测得记号之间的距离依次为26.1mm、50.0mm、74.0mm、98.0mm、122.2mm、146.1mm，由此验证机械能守恒，已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样。根据以上内容，可得：

（1）毛笔画相邻两条线的时间间隔 =        s，图乙中纸带的       端是圆柱棒的悬挂端（填左或右）。

（2）根据乙所给的数据，可知毛笔画下记号C时，圆柱棒下落的速度        ；画下记号D时，圆柱棒下落的速度       ；记号C、D之间棒的动能的变化量为         J，重力势能的变化量为       J（取，结果均保留三位有效数字）。由此可得出的结论是                         。

 

Answer 1

【答案】

（1）0.05s（2分）, 左 （2分）

（2）1.24（2分） ，1.72 (2分) ，0.710（2分） ，0.725（2分），

在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒 （2分）

【解析】

试题分析:(1) 毛笔画相邻两条线的时间间隔为电动机的转动周期，已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样，即每秒转20周，所以；圆柱下落过程中，毛笔依次从圆柱的下端往上端画，随着时间圆柱是加速运动，在乙图中圆柱的左端速度较大，右端速度较小，所以图乙中的圆柱棒的左端是悬挂端。

(2) 利用匀变速直线运动的推论：；

；

C、D之间棒的动能的变化量为；根据重力势能的定义式得：重力势能减小量；重力势能减小量略大于C、D之间棒的动能的变化量，所以在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒。

考点：本题考查了用打点计时器测速度、验证机械能守恒定律。