某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律,实验装置如图 1 所示。弹簧的劲度系数为 k ,原长为 L 0 ,钩码的质量为 m 。已知弹簧的弹性势能表达式为 ,其中 k 为弹簧的劲度系数, x 为弹簧的形变量,当地的重力加速度大小为 g 。
( 1 )在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置,测得此时弹簧的长度为 L 。接通打点计时器电源。从静止释放钩码,弹簧收缩,得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图 2 所示,纸带上相邻两点之间的时间间隔均为 T (在误差允许范围内,认为释放钩码的同时打出 A 点)。从打出 A 点到打出 F 点时间内,弹簧的弹性势能减少量为 ,钩码的动能增加量为 ,钩码的重力势能增加量为 。
( 2 )利用计算机软件对实验数据进行处理,得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度 h 的关系,如图 3 所示。由图 3 可知,随着 h 增加,两条曲线在纵向的间隔逐渐变大,主要原因是 。
BD
【详解】 AB .根据平抛运动的规律
解得
可知若 h 1 = h 2 ,则
v 1 : v 2 = R 1 : R 2
若 v 1 =v 2 ,则
选项 A 错误, B 正确;
C .若 ,则喷水嘴各转动一周的时间相同,因 v 1 = v 2 ,出水口的截面积相同,可知单位时间喷出水的质量相同,喷水嘴转动一周喷出的水量相同,但因内圈上的花盆总数量较小,可知得到的水量较多,选项 C 错误;
D .设出水口横截面积为 S 0 ,喷水速度为 v ,若 ,则喷水管转动一周的时间相等,因 h 相等,则水落地的时间相等,则
相等;在圆周上单位时间内单位长度的水量为
相等,即一周中每个花盆中的水量相同,选项 D 正确。
故选 BD 。