Question

【題目】某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。質(zhì)量均為M的A、B兩個(gè)圓筒用繞過光滑定滑輪的細(xì)線連接，圓筒B鎖定在桌子的邊緣，B上裝有質(zhì)量不計(jì)的遮光條，遮光條上方有與光電計(jì)時(shí)器連接的光電門，圓筒A中裝有10個(gè)質(zhì)量均為m的砝碼。已知重力加速度為g：

(1)實(shí)驗(yàn)前用游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光條的寬度，示數(shù)如圖乙所示，則遮光條的寬度d＝_______mm；

(2)解除對(duì)圓筒B的鎖定，使圓筒B由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)，通過光電門時(shí)，遮光條的遮光時(shí)間為t，此時(shí)A、B和10個(gè)砝碼具有的總動(dòng)能為____________（用測(cè)得和已知的物理量表示）；要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，還需要測(cè)量的物理量為____________（寫出物理量及其符號(hào)）；

(3)每一次將A中的一個(gè)砝碼取出后放在B中，重復(fù)(2)的實(shí)驗(yàn)，測(cè)得遮光條每次遮光的時(shí)間為t，作出圖像（其中n為A筒中砝碼的個(gè)數(shù)，n大于5），如果作出的是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，則圖像的斜率為____________（用已知和測(cè)量的物理量表示），則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證。

Answer 1

【答案】3.55 解除鎮(zhèn)定前，遮光條到光電門的高度h

【解析】

(1)[1]．該游標(biāo)卡尺為20分度，最小精確度為0.05mm，游標(biāo)卡尺讀數(shù)為

3mm+11×0.05mm=3.55mm

(2)[2]．遮光條遮光時(shí)間為t時(shí)，系統(tǒng)的速度大小為

系統(tǒng)的總動(dòng)能后

[3]．要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即要驗(yàn)證系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能等于系統(tǒng)增加的動(dòng)能，因此還需要測(cè)量解除鎖定前，遮光條到光電門的高度h。

(3)[4]．當(dāng)A筒中有n個(gè)砝碼時(shí)，B筒中有10-n個(gè)砝碼，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒時(shí)

即

因此如果作出的圖像是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，則圖像的斜率為

則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證。