Question

【题目】为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用DIS设计了一个实验，实验装置如图甲所示，图中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间的距离为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A、B间的距离H．则：

（1）小球经过光电门B时的速度vB表达式为_____；
（2）多次改变高度H，重复上述实验，作出-H的变化图象如图乙所示，当图线斜率

k=________时（用已知量g、d表示），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，△EP-△Ek将_______增加（选填“增加”、“减小”、“不变”）．

Answer 1

【答案】 d/t 增加

【解析】（1）已知经过光电门时的时间小球的直径；则可以由平均速度表示经过光电门时的速度；
故v=d/t；
（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：mgH=mv2；
即：2gH=（）2
解得：

结合图象，则有：k= ；
（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△Ep-△Ek将增加；