Question

10．某同学用如图所示装置验证机械能守恒定律．质量均为M的物体A、B通过细绳连在一起，物体B上放置质量为m的金属片C，在其正下方h处固定一个圆环，P₁、P₂是相距为d的两个光电门．释放后，系统由静止开始运动，当物体B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，数字计时器测出物体B通过P₁、P₂的时间为t．
①物体B刚穿过圆环后的速度V=$\frac{d}{t}$；
②实验中验证下面C（填正确选项的序号）等式成立，即可验证机械能守恒定律；
A、mgh=$\frac{1}{2}$MV² B、mgh=MV²    C、mgh=$\frac{1}{2}$（2M+m）V²    D、mgh=$\frac{1}{2}$（M+m）V² 
③本实验中的测量仪除了图中器材和刻度尺、电源外，还需要天平．

Answer 1

分析 （1）通过平均速度等于瞬时速度，即可求解；
（2）根据系统减小的重力势能，转化为系统增加的动能，即可求解；
（3）根据上式可知，还需要天平测出金属片C的质量；

解答 解：（1）根据平均速度等于瞬时速度，则有：
物块B刚穿过圆环后的速度v=$\frac{d}{t}$；
（2）由题意可知，系统ABC减小的重力势能转化为系统的增加的动能，即为：
mgh+Mgh-Mgh=$\frac{1}{2}（2M+m）{v}^{2}$，即为：mgh=$\frac{1}{2}（2M+m）{v}^{2}$，故选：C．
（3）由mgh=$\frac{1}{2}（2M+m）{v}^{2}$，知除了刻度尺、光电门、数字计时器外，还需要天平测出金属片的质量；
故答案为：（1）$\frac{d}{t}$；（2）C；（3）天平．

点评 考查平均速度等于瞬时速度，条件是时间很短或做匀变速直线运动；掌握系统机械能守恒定律验证方法，注意由于A与B的质量相同，则重力势能之和不变；