Question

【题目】某同学用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。质量均为M的A、B两个圆筒用绕过光滑定滑轮的细线连接，圆筒B锁定在桌子的边缘，B上装有质量不计的遮光条，遮光条上方有与光电计时器连接的光电门，圆筒A中装有10个质量均为m的砝码。已知重力加速度为g：

(1)实验前用游标卡尺测出遮光条的宽度，示数如图乙所示，则遮光条的宽度d＝_______mm；

(2)解除对圆筒B的锁定，使圆筒B由静止开始向上运动，通过光电门时，遮光条的遮光时间为t，此时A、B和10个砝码具有的总动能为____________（用测得和已知的物理量表示）；要验证机械能守恒，还需要测量的物理量为____________（写出物理量及其符号）；

(3)每一次将A中的一个砝码取出后放在B中，重复(2)的实验，测得遮光条每次遮光的时间为t，作出图像（其中n为A筒中砝码的个数，n大于5），如果作出的是一条过原点的倾斜直线，则图像的斜率为____________（用已知和测量的物理量表示），则机械能守恒定律得到验证。

Answer 1

【答案】3.55 解除镇定前，遮光条到光电门的高度h

【解析】

(1)[1]．该游标卡尺为20分度，最小精确度为0.05mm，游标卡尺读数为

3mm+11×0.05mm=3.55mm

(2)[2]．遮光条遮光时间为t时，系统的速度大小为

系统的总动能后

[3]．要验证机械能守恒定律，即要验证系统减少的重力势能等于系统增加的动能，因此还需要测量解除锁定前，遮光条到光电门的高度h。

(3)[4]．当A筒中有n个砝码时，B筒中有10-n个砝码，则系统机械能守恒时

即

因此如果作出的图像是一条过原点的倾斜直线，则图像的斜率为

则机械能守恒定律得到验证。