Question

【題目】利用如圖所示實驗裝置來驗證機械能守恒定律。通過電磁鐵控制的小鐵球從A點自由下落，下落過程中小鐵球經過光電門B時，毫秒計時器（圖中未畫出）記錄下小鐵球的擋光時間t。實驗前調整光電門位置，使小鐵球下落過程中小鐵球球心垂直細激光束通過光電門，設當地重力加速度為g：

(1)為了驗證小鐵球下落過程中機械能是否守恒，還需要測量的物理量是__________。

A.A點距地面的高度h B.A、B之間的距離h

C.小鐵球從A到B的下落時間tAB D.小鐵球的直徑d

(2)小鐵球通過光電門時的瞬時速度v=_________（用實驗中測得物理量的符號表示）；

(3)改變光電門B的位置，多次釋放小鐵球，測得多組相應的數據，作出圖像，由圖像算出其斜率k，當k近似為____________時，可以認為小球在下落過程中機械能守恒。

Answer 1

【答案】BD g

【解析】

(1)[1]需要測量減少的勢能和增加的動能，也就是測量下落的高度和運動速度，而運動速度可以通過小球直徑來測量，因此選BD。

(2)[2] 根據小球直徑和小球穿過光電門的時間，求極短時間內的平均速度約等于瞬時速度

(3)[3]機械能守恒的表達式為

因此

當斜率當k近似為當地重力加速度g時，可以認為小球在下落過程中機械能守恒。