题目内容
【题目】某物理兴趣小组的同学设计了一个利用力传感器和单摆小球来验证机械能守恒，实验过程如下。
①如图甲所示，固定力传感器M，实验中挂钩位置可认为不变；
②取一根不可伸长的细线，一端连接小铁球，另一端穿过固定的光滑小圆环O，并固定在传感器的挂钩上（小圆环刚好够一根细线通过）
③将小铁球自由悬挂并处于静止状态，从计算机中得到拉力随时间变化的关系如图乙所示。
④让小铁球以较小的角度在竖直平面内的A、B之间摆动，从计算机中得到拉力随时间变化的关系图象如图丙所示。
(1)为验证小铁球在最高点A和最低处的机械能是否相等，则_____。
A．必须要测出小铁球的直径D
B．必须要测出小铁球的质量m
C．必须要测出细线离开竖直方向的最大偏角θ
D．必须要知道图乙、丙中F0，F1，F2的大小及当地重力加速度g
E．必须要知道图乙、丙中F0，F1，F2的大小
(2)若已经通过实验测得了(1)中所需的物理量，则为了验证小铁球在最高点B和最低点处的机械能是否相等，只需验证等式_______________是否成立即可。（用题中所测得的物理量符号表示）
【答案】E 
【解析】
(1)[1]由于重力加速度未知，则有小铁球静止时，绳子的拉力F0，可知小球的重力为：
G=mg=F0
小球在最低点，由牛顿第二定律，则有
小球在最低点的动能为
从A到最低点，物体的重力势能减少量等于重力做的功即
另有对A点受力分析得
从A到最低点的过程中，重力势能减少量等于动能增加量，即为
化简得
由上可知，E正确，ABCD错误。
故选E。
(2)[2]据(1)分析知，为了验证小铁球在最高点B和最低点处的机械能是否相等，只需验证等式
是否成立即可。
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