Question

【題目】某物理興趣小組的同學設(shè)計了一個利用力傳感器和單擺小球來驗證機械能守恒，實驗過程如下。

①如圖甲所示，固定力傳感器M，實驗中掛鉤位置可認為不變；

②取一根不可伸長的細線，一端連接小鐵球，另一端穿過固定的光滑小圓環(huán)O，并固定在傳感器的掛鉤上（小圓環(huán)剛好夠一根細線通過）

③將小鐵球自由懸掛并處于靜止狀態(tài)，從計算機中得到拉力隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。

④讓小鐵球以較小的角度在豎直平面內(nèi)的A、B之間擺動，從計算機中得到拉力隨時間變化的關(guān)系圖象如圖丙所示。

(1)為驗證小鐵球在最高點A和最低處的機械能是否相等，則_____。

A．必須要測出小鐵球的直徑D

B．必須要測出小鐵球的質(zhì)量m

C．必須要測出細線離開豎直方向的最大偏角θ

D．必須要知道圖乙、丙中F0，F1，F2的大小及當?shù)刂亓�加速�?/span>g

E．必須要知道圖乙、丙中F0，F1，F2的大小

(2)若已經(jīng)通過實驗測得了(1)中所需的物理量，則為了驗證小鐵球在最高點B和最低點處的機械能是否相等，只需驗證等式_______________是否成立即可。（用題中所測得的物理量符號表示）

Answer 1

【答案】E

【解析】

(1)[1]由于重力加速度未知，則有小鐵球靜止時，繩子的拉力F0，可知小球的重力為：

G=mg=F0

小球在最低點，由牛頓第二定律，則有

小球在最低點的動能為

從A到最低點，物體的重力勢能減少量等于重力做的功即

另有對A點受力分析得

從A到最低點的過程中，重力勢能減少量等于動能增加量，即為

化簡得

由上可知，E正確，ABCD錯誤。

故選E。

(2)[2]據(jù)(1)分析知，為了驗證小鐵球在最高點B和最低點處的機械能是否相等，只需驗證等式

是否成立即可。