Question

【題目】某同學在研究性學習中用如圖裝置來驗證機械能守恒定律，輕繩兩端系著質量相等的物體A、B，物體B上放一金屬片C，鐵架臺上固定一金屬圓環(huán)，圓環(huán)處在物體B的正下方，系統(tǒng)靜止時，金屬片C與圓環(huán)間的高度差為h，由靜止釋放后，系統(tǒng)開始運動，當物體B穿過圓環(huán)時，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，兩光電門固定在鐵架臺P1、P2處，通過數字計時器可測出物體B通過P1、P2這段距離的時間。

（1）若測得P1、P2之間的距離為d，物體B通過這段距離的時間為t，則物體B剛穿過圓環(huán)后的速度v=______。

（2）若物體A、B的質量均用M表示，金屬片C的質量用m表示，該實驗中驗證下面__________（填正確選項的序號）等式成立，即可驗證牛頓第二定律。

A. B.

C. D.

（3）本實驗中的測量儀器除了刻度尺、數字計時器外，還需要___________。

（4）若M>>m，改變金屬片C的質量m，使物體B由同一高度落下穿過圓環(huán)，記錄各次的金屬片C的質量m，以及物體B通過P1、P2這段距離的時間t，以mg為橫軸，以__________（選填“”或“”）為縱軸，通過描點作出的圖線是一條過原點的直線。

Answer 1

【答案】 C 天平

【解析】

（1）[1]B通過圓環(huán)后將勻速通過光電門，則B剛穿過圓環(huán)后的速度為：。

（2）[2]選C。設繩子拉力大小為F，對A由牛頓第二定律得：

對B與C整體下落h的過程，由牛頓第二定律得：

再由運動學公式應有：，聯立以上各式可得：

所以C正確。

（3）[3]根據上面的表達式可知需要已知金屬片C的質量，所以還需要的器材是天平。

（4）[4]在釋放至金屬片C被擱置在圓環(huán)上的過程中，分別對A和B、C由牛頓第二定律可得：對A有

對B和C有

再由勻變速直線運動公式應有

，

聯立解得：

因為M>>m，則

所以，以mg為橫軸，以為縱軸的圖線是一條過原點的直線。