题目内容

18．某物理研究小组利用图甲装置验证机械能守恒定律，在铁架台上安装有一电磁铁（固定不动）和一光电门（可上下移动），电磁铁通电后将钢球吸住，然后断电，钢球自由下落，并通过光电门，计时装置可测出钢球通过光电门的时间．

（1）用10分度的游标卡尺测量钢球的直径，示数如图乙所示，可知钢球的直径D=0.96cm．
（2）多次改变光电门的位置，测量出光电门到电磁铁下端O的距离为h（h》D），并计算出小球经过光电门时的速度v，若空气阻力可以忽略不计，则下列关于v2-h的图象可能正确的是B．

（3）钢球通过光电门的平均速度小于（选填“大于”或“小于”）钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差不能（选填“能”或“不能”）通过增加实验次数减小．

分析 （1）解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读．
（2）利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，由此可以求出小铁球通过光电门时的瞬时速度，根据机械能守恒的表达式，即可求解．
（3）根据匀变速直线运动的规律判断求解．

解答 解：（1）游标卡尺的主尺读数为：0.9cm，游标尺上第6个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标读数为0.1×6mm=0.6mm，所以最终读数为：0.96cm．
（2）利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故：v=$\frac{D}{t}$，
根据机械能守恒的表达式有：mgh=$\frac{1}{2}$mv2，那么关于v2-h的图象应该是一条过原点的倾斜直线，故B正确，ACD错误，
故选：B．
（3）根据匀变速直线运动的规律得钢球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度，
所以钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度，
由此产生的误差不能通过增加实验次数减小．
故答案为：（1）0.96；（2）B；（3）小于，不能．

点评 对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，正确使用这些基本仪器进行有关测量．
无论采用什么样的方法来验证机械能守恒，明确其实验原理都是解决问题的关键，同时在处理数据时，要灵活应用所学运动学的基本规律．

练习册系列答案
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