Question

【題目】用如圖所示的實驗裝置驗證矩形線框自由下落過程中機械能守恒，已知線框用直徑為d（遠小于線框的邊長）的粗銅線做成；當地重力加速度為g。某次實驗中線框下邊和上邊先后經過光電門的擋光時間分別為t1和t2。

(1)為完成該實驗，下列步驟中還必需的是_______（填入標號）；

A．用天平測線框的質量m

B．用刻度尺測線框上、下邊之間的距離L

C．用秒表測線框上、下邊通過光電門的時間間隔Δt

(2)線框下邊通過光電門時的速度大小為_______（請用測量的物理量和已知量來表示）；

(3)在誤差允許范圍內，滿足關系式_______（請用測量的物理量和已知量來表示），則驗證了自由下落過程中線框的機械能守恒。

Answer 1

【答案】B

【解析】

(1)[1]A．根據機械能守恒的表達式，可知不需要測量其質量，故A錯誤；

B．實驗中需要測量過程中重力勢能的減小量，因此需要測量矩形線框上下邊之間距離L，故B正確；

C．根據機械能守恒定律的表達式，可知不需要測量線框上下邊通過光電門的時間△t，故C錯誤；

故選B；

(2)[2]本實驗中利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故有

(3)[3]本實驗中利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故有

根據機械能守恒有

即