题目内容
【题目】某同学在研究性学习中用如图装置来验证机械能守恒定律,轻绳两端系着质量相等的物体A、B,物体B上放一金属片C,铁架台上固定一金属圆环,圆环处在物体B的正下方,系统静止时,金属片C与圆环间的高度差为h,由静止释放后,系统开始运动,当物体B穿过圆环时,金属片C被搁置在圆环上,两光电门固定在铁架台P1、P2处,通过数字计时器可测出物体B通过P1、P2这段距离的时间。
(1)若测得P1、P2之间的距离为d,物体B通过这段距离的时间为t,则物体B刚穿过圆环后的速度v=______。
(2)若物体A、B的质量均用M表示,金属片C的质量用m表示,该实验中验证下面__________(填正确选项的序号)等式成立,即可验证牛顿第二定律。
A. B.
C. D.
(3)本实验中的测量仪器除了刻度尺、数字计时器外,还需要___________。
(4)若M>>m,改变金属片C的质量m,使物体B由同一高度落下穿过圆环,记录各次的金属片C的质量m,以及物体B通过P1、P2这段距离的时间t,以mg为横轴,以__________(选填“”或“”)为纵轴,通过描点作出的图线是一条过原点的直线。
【答案】 C 天平
【解析】
(1)[1]B通过圆环后将匀速通过光电门,则B刚穿过圆环后的速度为:。
(2)[2]选C。设绳子拉力大小为F,对A由牛顿第二定律得:
对B与C整体下落h的过程,由牛顿第二定律得:
再由运动学公式应有:,联立以上各式可得:
所以C正确。
(3)[3]根据上面的表达式可知需要已知金属片C的质量,所以还需要的器材是天平。
(4)[4]在释放至金属片C被搁置在圆环上的过程中,分别对A和B、C由牛顿第二定律可得:对A有
对B和C有
再由匀变速直线运动公式应有
,
联立解得:
因为M>>m,则
所以,以mg为横轴,以为纵轴的图线是一条过原点的直线。