Question

6．如圖甲所示，一位同學(xué)利用光電計時器做“驗證機械能守恒定律”的實驗．將一直徑為d、質(zhì)量為m的金屬小球從A處由靜止釋放，小球通過A處正下方、固定于B處的光電門，測得A、B間的距離為H（H＞d），光電計時器記錄下小球通過光電門的時間為t，已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．

（1）如圖丙，為了測量小球的直徑d，應(yīng)該選用的儀器是C．
（2）小球經(jīng)過光電門時的速度v=$\fracrwfhnp4{t}$．
（3）多次改變A、B間的距離H，重復(fù)上述實驗，作出$\frac{1}{{t}^{2}}$隨H變化的圖象如圖乙所示，當(dāng)圖中已知量t₀、H₀和重力加速度g及小球的直徑d滿足表達式2gH₀${{t}_{0}}^{2}$=d²時，可判斷小球下落過程中機械能守恒
（4）實驗中得到小球的動能增加質(zhì)量△E_k和重力勢能減少量△E_p，發(fā)現(xiàn)△E_k＞△E_p，產(chǎn)生這個現(xiàn)象的原因可能是AD．
A．小球經(jīng)過光電門時，球心偏離光電門中心           B．存在空氣阻力
C．H的測量值偏大                               D．d的測量值偏大．

Answer 1

分析 （1）實驗室用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑；
（2）本實驗采用光電門利用平均速度法求解落地時的速度；
（3）則根據(jù)機械能守恒定律可知，當(dāng)減小的機械能應(yīng)等于增大的動能，據(jù)此分析滿足的表達式；
（4）根據(jù)實驗原理分析產(chǎn)生△E_k＞△E_p現(xiàn)象的原因．

解答 解：（1）實驗時用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，
故選：C
（2）已知經(jīng)過光電門時的時間小球的直徑，則可以由平均速度表示經(jīng)過光電門時的速度，
故v=$\fraciucdjlt{t}$，
（3）若減小的重力勢能等于增加的動能時，可以認(rèn)為機械能守恒；
則有：mgH=$\frac{1}{2}$mv²；
即：2gH₀=（$\fraciqwyge3{{t}_{0}}$）²
解得：2gH₀${{t}_{0}}^{2}$=d²，
所以滿足表達式2gH₀${{t}_{0}}^{2}$=d²時，可判斷小球下落過程中機械能守恒，
（4）A、小球經(jīng)過光電門時，球心偏離光電門中心，導(dǎo)致遮光時間變短，算得的速度變大，可能導(dǎo)致△E_k＞△E_p，故A正確；
B、存在空氣阻力，導(dǎo)致減小的重力勢能大于增加的動能，故B錯誤；
C、H的測量值偏大，重力勢能的減小量偏大，導(dǎo)致減小的重力勢能大于增加的動能，故C錯誤；
D、d的測量值偏大，則算得的速度變大，可能導(dǎo)致△E_k＞△E_p，故D正確；
故選：AD
故答案為：（1）C；（2）$\fraccq8ptrz{t}$；（3）2gH₀${{t}_{0}}^{2}$=d²；（4）AD

點評 從實驗原理出發(fā)是根本．根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度可以求出某點的速度進一步可以求出其動能的大小，根據(jù)機械能守恒定律的內(nèi)容可以求出需要驗證的表達式