Question

【題目】如圖甲所示，一位同學利用光電計時器等器材做“驗證機械能守恒定律”的實驗．有一直徑為d、質量為m的金屬小球由A處由靜止釋放，下落過程中能通過A處正下方、固定于B處的光電門，測得A、B間的距離為H(Hd)，光電計時器記錄下小球通過光電門的時間為t，當?shù)氐闹亓�加速度為g.則：

(1)如圖乙所示，用游標卡尺測得小球的直徑d＝______mm.

(2)小球經過光電門B時的速度表達式為________．

(3)多次改變高度H，重復上述實驗，作出隨H的變化圖象如圖丙所示，當圖中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直徑d滿足以下表達式：________時，可判斷小球下落過程中機械能守恒．

(4)實驗中發(fā)現(xiàn)動能增加量ΔEk總是稍小于重力勢能減少量ΔEp，增加下落高度后，則ΔEp－ΔEk將________(選填“增加”“減小”或“不變”)．

Answer 1

【答案】(1)7.15 (2) (3)＝H0或2gH0＝d2 (4)增加

【解析】(1)小球的直徑d＝7 mm＋0.05 mm×3＝7.15 mm；(2)小球經過光電門B時的速度表達式為v＝；(3)若機械能守恒，則滿足mgH＝mv2＝m，整理可得＝H，由圖線可知，當滿足＝H0時，可判斷小球下落過程中機械能守恒；(4)因小球下落時受空氣阻力作用，故使得動能增加量ΔEk總是稍小于重力勢能減小量ΔEp；若增加下落高度后，則空氣阻力做功增加，則ΔEp－ΔEk將增加．