Question

【題目】實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。量角器中心O點(diǎn)和細(xì)線的一個(gè)端點(diǎn)重合，并且固定好；細(xì)線另一端系一個(gè)小球，當(dāng)小球靜止不動(dòng)時(shí)，量角器的零刻度線與細(xì)線重合，在小球所在位置安裝一個(gè)光電門。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。本實(shí)驗(yàn)需要測(cè)的物理量有：小球的直徑d，細(xì)線長(zhǎng)度L，小球通過(guò)光電門的時(shí)間t，小球由靜止釋放時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ。

（1）除了光電門、量角器、細(xì)線外，還有如下器材可供選用：

A．直徑約2 cm的均勻鐵球

B．直徑約5 cm的均勻木球

C．天平

D．時(shí)鐘

E．最小刻度為毫米的米尺

F．游標(biāo)卡尺

實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)選用了最小刻度為毫米的米尺，他們還需要從上述器材中選擇________（填寫器材前的字母標(biāo)號(hào)）。

（2）測(cè)出小球的直徑為d，小球通過(guò)光電門的時(shí)間為t，可得小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的瞬時(shí)速度v=_______。測(cè)小球直徑時(shí)游標(biāo)尺位置如下圖所示，用精確度為0.1mm的游標(biāo)卡尺測(cè)得一物體的長(zhǎng)度為1.34cm，這時(shí)候游標(biāo)尺上的第________條刻度線與主尺上的_________mm刻度線對(duì)齊．

（3）若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，滿足_____________________，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（用題給字母表示，當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?/span>g）。

（4）通過(guò)改變小球由靜止釋放時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角θ，測(cè)出對(duì)應(yīng)情況下，小球通過(guò)光電門的速度v，為了直觀地判斷機(jī)械能是否守恒，應(yīng)作_______________圖象。

Answer 1

【答案】 AF 4 17

【解析】試題分析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需的器材．根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度求出小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的速度．抓住重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量相等，得出機(jī)械能守恒滿足的表達(dá)式．根據(jù)機(jī)械能守恒得出守恒的表達(dá)式，結(jié)合表達(dá)式確定應(yīng)做什么圖象．

（1）驗(yàn)證機(jī)械能守恒，小球應(yīng)選擇質(zhì)量大一些，體積小一些，故選直徑約2cm的均勻鐵球；實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量小球的質(zhì)量，不需要天平，小球通過(guò)光電門的時(shí)間可以直接得出，不需要時(shí)鐘，實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量下降的高度以及小球的直徑，則需要毫米刻度尺以及游標(biāo)卡尺，故選：AF．

（2）根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度知，小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的速度．游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為1.34cm=13.4mm，即0.4mm即為游標(biāo)尺上的讀數(shù)，則游標(biāo)的第4根與主尺刻度對(duì)齊．游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)刻度線對(duì)齊的示數(shù)=13.4mm+4×0.9mm=17mm

（3）重力勢(shì)能的減小量，動(dòng)能的增加量，當(dāng)小球的機(jī)械能守恒，有．

（4）因?yàn)?/span>，故表達(dá)式可以寫，為了直觀地判斷機(jī)械能是否守恒，作出的圖線應(yīng)為線性圖線，即應(yīng)作v2-cosθ圖象．