Question

【题目】利用如图所示实验装置来验证机械能守恒定律。通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中小铁球经过光电门B时，毫秒计时器（图中未画出）记录下小铁球的挡光时间t。实验前调整光电门位置，使小铁球下落过程中小铁球球心垂直细激光束通过光电门，设当地重力加速度为g：

(1)为了验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，还需要测量的物理量是__________。

A.A点距地面的高度h B.A、B之间的距离h

C.小铁球从A到B的下落时间tAB D.小铁球的直径d

(2)小铁球通过光电门时的瞬时速度v=_________（用实验中测得物理量的符号表示）；

(3)改变光电门B的位置，多次释放小铁球，测得多组相应的数据，作出图像，由图像算出其斜率k，当k近似为____________时，可以认为小球在下落过程中机械能守恒。

Answer 1

【答案】BD g

【解析】

(1)[1]需要测量减少的势能和增加的动能，也就是测量下落的高度和运动速度，而运动速度可以通过小球直径来测量，因此选BD。

(2)[2] 根据小球直径和小球穿过光电门的时间，求极短时间内的平均速度约等于瞬时速度

(3)[3]机械能守恒的表达式为

因此

当斜率当k近似为当地重力加速度g时，可以认为小球在下落过程中机械能守恒。