Question

【題目】一位同學用光電計時器等器材裝置做“驗證機械能守恒定律”的實驗，如圖甲所示．通過電磁鐵控制的小球從點的正上方點自由下落，下落過程中經過光電門時，光電計時器記錄下小球過光電門時間，當地的重力加速度為．

（1）為了驗證機械能守恒定律，該實驗還需要測量下列哪些物理量_____．

A．之間的距離；

B．小球的質量為；

C．小球從到的下落時間

D．小球的直徑．

（2）小球通過光電門時的瞬時速度_____（用題中以上的測量物理量表達）

（3）多次改變之間距離，重復上述過程，作出隨的變化圖像如圖乙所示，當小球下落過程中機械能守恒時，該直線斜率_____．

（4）在實驗中根據數據實際繪出的圖乙直線的斜率為則實驗過程中所受的平均阻力與小球重力的比值為_____（用、表示）．

Answer 1

【答案】 （1） AD （2）

【解析】（1）A、根據實驗原理可知，需要測量的是A點到光電門B的距離，故A正確；B、根據機械能守恒的表達式可知，方程兩邊可以約掉質量，因此不需要測量質量，故B錯誤；C、利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，不需要測量下落時間，故C錯誤；D、利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度時，需要知道擋光物體的尺寸，因此需要測量小球的直徑，故D正確．故選AD．（2）已知經過光電門時的時間小球的直徑；則可以由平均速度表示經過光電門時的速度，即；（3）若減小的重力勢能等于增加的動能時，可以認為機械能守恒；則有：，即：，解得：，則該直線斜率，（4）乙圖線，因存在阻力，則有：，所以重物和紙帶下落過程中所受平均阻力與重物所受重力的比值為。