题目内容
【题目】（9分）实验小组的同学做“验证机械能守恒定律”的实验。量角器中心O点和细线的一个端点重合，并且固定好；细线另一端系一个小球，当小球静止不动时，量角器的零刻度线与细线重合，在小球所在位置安装一个光电门。实验装置如图所示。本实验需要测的物理量有：小球的直径d，细线长度L，小球通过光电门的时间t，小球由静止释放时细线与竖直方向的夹角为θ。
（1）除了光电门、量角器、细线外，实验室还有如下器材可供选用：
A．直径约2 cm的均匀铁球
B．直径约5 cm的均匀木球
C．天平
D．时钟
E．最小刻度为毫米的米尺
F．游标卡尺
实验小组的同学选用了最小刻度为毫米的米尺，他们还需要从上述器材中选择_________（填写器材前的字母标号）。
（2）测出小球的直径为d，小球通过光电门的时间为t，可得小球经过最低点的瞬时速度v=_______。
（3）若在实验误差允许的范围内，满足_____________________，即可验证机械能守恒定律（用题给字母表示，当地重力加速度为g）。
（4）通过改变小球由静止释放时细线与竖直方向的夹角θ，测出对应情况下，小球通过光电门的速度v，为了直观地判断机械能是否守恒，应作_______________图象。
【答案】（1）AF（2分） （2）
（2分） （3）
（3分） （4）
（2分）
【解析】（1）为了减小空气阻力的影响，小球应该选择直径约2 cm的均匀铁球，测量小球的直径要用到游标卡尺，故选择AF。
（2）小球通过光电门的平均速度可视为小球经过B点的瞬时速度，为
。
（3）根据机械能守恒定律有
，即，若在实验误差允许的范围内，此式成立，即可验证机械能守恒定律。
（4）由变形得
，为了直观地判断机械能是否守恒，应作图象。
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