Question

【题目】如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由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间的距离为H（H＞＞d），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．则：

（1）如图乙所示，用20分度的游标卡尺测得小球的直径d=_______cm．

（2）多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式：_______（用t0、H0、g、d表示，四个量均取国际单位）时，可判断小球下落过程中机械能守恒．

（3）实验中发现动能增加量△EK总是稍小于重力势能减少量△EP，增加下落高度后，则△Ep-△Ek将_______ （选填“增加”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

【答案】 0.815cm 增加

【解析】试题分析：游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．由题意可知，本实验采用光电门利用平均速度法求解落地时的速度；则根据机械能守恒定律可知，当减小的机械能应等于增大的动能．

（1）由图可知，主尺刻度为8mm；游标对齐的刻度为3；故读数为：8mm+3×0.05mm=8.15mm=0.815cm；

（2）若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；则有，即：，解得．

（3）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，则将增加．