题目内容

【题目】如图甲所示,是验证机械能守恒定律的实验装置,物体A和B系在轻质细绳两端跨过光滑定滑轮(且mA>mB),现让A、B由静止释放,全过程A、B不会接触地面.(忽略滑轮质量,已知重力加速度为g.)

(1)实验研究的对象是________(选填“A”、“B”或“AB”).

(2)实验中除了已知重力加速度g,以下不需要测量的物理量是________.(填序号)

A.物体A和B的质量mA、mB

B.遮光片的宽度d

C.光电门1、2间的距离h

D.细绳的总长L

E.遮光片通过光电门1、2的时间分别为t1、t2

(3)遮光片通过光电门1、2过程中A与B重力势能变化的表达式为________.动能变化的表达式为________,若实验满足表达式________,则可验证机械能守恒.(利用上题中需要测量的物理量所对应的字母符号填空)

(4)实验进行过程中,有同学对装置改进,如图乙所示,在A的下面挂上质量为m的钩码C,让mA=mB=m,遮光片通过光电门1、2的速度分别用v1、v2表示,光电门1、2的距离用h表示,若机械能守恒,则有________

【答案】 (1)AB (2)D (3)(mA-mB)gh (4)

【解析】(1、2)通过连接在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律,即验证系统的势能变化与动能变化是否相等,A、B连接在一起,A下降的距离一定等于B上升的距离;A、B的速度大小总是相等的.需要测量A、B两物块的质量mA和mB,知道两光电门之间的距离h,遮光片的宽度d,及遮光片通过光电门1、2的时间t1、t2.但是无需测量细绳的总长L,故ABCE都需要测量,D不需测量,故选D.
(3)A下降h的同时,B上升h,它们的重力势能的变化:△EP=(mA-mB)gh;
A与B动能的变化:
若(mA-mB)gh=,系统机械能守恒.

(4)根据上述结论,若mA=mB=m,则,解得

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