Question

【题目】用如图1装置“验证机械能守恒定律”。在高处固定电磁铁，通电时吸住小铁球（图中未画出电磁铁），断电后小铁球由静止开始下落，通过正下方的光电门。光电门可上下移动但始终位于铁球球心的正下方。请按实验要求完成题中空白内容。

（1）安装并调整好器材。用游标卡尺测量铁球的三个互相垂直的直径，取平均值为测量值d。其中某次测量的示数如图2，该读数为________cm。

（2）让电磁铁通电吸住小铁球，测量并记录球心到光电门的距离H．释放小铁球，记录它通过光电门的时间t。

（3）改变光电门位置，重复步骤（2）多次，得到多组H、t数据，在坐标图中描点连线，得如图3直线，算出斜率k。若在实验误差范围内，k=_________（用当地重力加速度g、铁球直径d表示），则实验成功。

（4）若第（3）问算出的k值大于理论值的百分比超出实验误差允许范围，则原因可能是_______

A．空气阻力太大

B．铁球通过光电门时，球心偏离光电门

C．铁球通过光电门时，用平均速度替代了瞬时速度

D．测H时，上端不是球心而是电磁铁底部

Answer 1

【答案】（1）1.020cm （3）2g/d2 （4）B

【解析】

（1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读。
（3）依据运动学位移与速度公式，结合平均速度接近瞬时速度，及图象的斜率，即可求解；
（4）根据上问的斜率的表达式，即可分析求解

（1）游标卡尺的读数为10mm+0.05×4mm=10.20mm=1.020cm；

（3）根据运动学位移与速度公式，则有：

即为：

若图像的效率为k，则有

（4）若第（3）问算出的k值大于理论值的百分比超出实验误差允许范围，则原因可能是重力加速度偏大，或测量的球直径偏小，与其它的因素无关，故ACD错误，B正确；