Question

【題目】某同學用光電門驗證機梭能守恒定律。如圖所示，將某種鐵質橫桿周定在鐵架臺上方，在橫桿一側放置一磁鐵，在橫桿正下方將光電門固定在鐵架臺上將質量為m的小鐵球吸至橫桿下方，多次釋放并調整小鐵球釋放位置和光電門位置，使小鐵球球心恰好與光電門中心在同一豎直線上，標記小鐵球釋放點，用直尺測量出橫桿下邊緣到光電門中心間的距離L，取重力加速度g＝9．8m／2。拿開磁鐵后，鐵質橫桿的磁性立即消失。

（1）用游標卡尺測出小鐵球直徑，測量結果如圖所示，則小鐵球的直徑D＝_____mm。

（2）取作為小鐵球經過光電門中心時的速度，則小鐵球從開始下落至小鐵球中心通過光電

門的過程中，重力勢能減少量△Ep＝_____，動能的增加量△Ek＝______。（均用已知或測量出的物理量的符號表示）

（3）若某次實驗的測量數據分別為L＝0．531m，t＝3．6×10－3s，m＝6．0×10－3kg，則△Ek＝____J，△Ep＝___J。（結果均保留三位有效數字）在誤差允許的范內，小鐵球的機械能守恒。

Answer 1

【答案】11.52； ； ； ； ；

【解析】

（1）小鐵球的直徑D＝1.1cm+0.02mm×26=11.52mm。

（2）小鐵球從開始下落至小鐵球中心通過光電門的過程中，重力勢能減少量：△Ep＝mg(L-)，動能的增加量：△Ek＝。

（3）△Ep＝mg(L-)=6.0×10－3×9.8×（0.531-0.00576）J=3.09×10-2J

△Ek＝