Question

【题目】为验证物体自由落体过程中的机械能守恒，某同学利用DIS设计了一个实验，实验装置如图甲所示，A为电磁铁，B为光电门，有一直径为d、质量为m的金属小球通过电磁铁从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方固定于B处的光电门，测得A、B间的高度差为H，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g，且小球直径d远小于H．则：

（1）用螺旋测微器测得小球的直径d如图乙所示，则d=________mm；

（2）若小球经过光电门的时间t=0.00251s，则速度vB=________m/s（结果保留两位有效数字）；

（3）多次改变H，重复上述实验，作出-H图象如图丙所示，若小球下落过程中机械能守恒，则图线斜率k=________（用已知量g、d表示）；

（4）实验发现小球动能增加量△Ek总是稍小于重力势能减少量△Ep，增加下落高度后，重力势能减少量与动能增加量的差值△Ep-△Ek将_______（选填“增加”“减少”或“不变”）．

Answer 1

【答案】0.807 增加

【解析】

（1）[1]由图示螺旋测微器可知，其示数为：

0.5mm+30.7×0.01mm=0.807mm

（2）[2]小球经过光电门时的速度：

（3）[3]小球减小的重力势能：△EP=mgH，小球增加的动能：

由机械能守恒定律得：

整理得：

图象的斜率：。

（4）[4]由于该过程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多，故增加下落高度后，则△Ep-△Ek将增加。