Question

【题目】如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H(Hd)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g.则：

(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d＝______mm.

(2)小球经过光电门B时的速度表达式为________．

(3)多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式：________时，可判断小球下落过程中机械能守恒．

(4)实验中发现动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp，增加下落高度后，则ΔEp－ΔEk将________(选填“增加”“减小”或“不变”)．

Answer 1

【答案】(1)7.15 (2) (3)＝H0或2gH0＝d2 (4)增加

【解析】(1)小球的直径d＝7 mm＋0.05 mm×3＝7.15 mm；(2)小球经过光电门B时的速度表达式为v＝；(3)若机械能守恒，则满足mgH＝mv2＝m，整理可得＝H，由图线可知，当满足＝H0时，可判断小球下落过程中机械能守恒；(4)因小球下落时受空气阻力作用，故使得动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减小量ΔEp；若增加下落高度后，则空气阻力做功增加，则ΔEp－ΔEk将增加．