Question

4．用DIS研究機(jī)械能守恒定律的裝置如圖所示，某組同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，選擇DIS以圖象方式顯示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，所顯示的圖象如圖（b）所示．圖象的橫軸表示小球距D點(diǎn)的高度h，縱軸表示擺球的重力勢(shì)能E_p、動(dòng)能E_k或機(jī)械能E．試回答下列問(wèn)題：

（1）圖（b）的圖象中，表示小球的重力勢(shì)能E_p、動(dòng)能E_k、機(jī)械能E隨小球距D點(diǎn)的高度h關(guān)系的圖線分別是乙丙甲（按順序填寫相應(yīng)圖線所對(duì)應(yīng)的文字）．
（2）圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，K是光電門傳感器，其直接作用是測(cè)擋光時(shí)間．小球上連接的擋光片寬度為d，通過(guò)光電門的時(shí)間為t，可以得到小球在最低點(diǎn)的瞬時(shí)速度為$\fracxli0hjk{t}$．
（3）根據(jù)圖（b）所示的實(shí)驗(yàn)圖象，可以得出的結(jié)論是誤差允許范圍內(nèi)，只有重力做功情況下，小球機(jī)械能守恒．

Answer 1

分析 根據(jù)小球向上擺動(dòng)過(guò)程中，重力做負(fù)功，高度h增大，由E_P=mgh增大，動(dòng)能減小，而重力勢(shì)能和動(dòng)能的總量即機(jī)械能不變來(lái)選擇圖線．小球擺動(dòng)過(guò)程受到拉力和重力，拉力不做功，只有重力做功，在這個(gè)條件下得出結(jié)論：只有重力做功的情況下小球機(jī)械能守恒．

解答 解：（1）小球在靜止釋放后，重力在做正功，重力勢(shì)能E_P不斷減少，動(dòng)能E_K不斷增加，通過(guò)觀察圖象b特點(diǎn)易知：丙表示重力勢(shì)能E_P，乙表示動(dòng)能E_K，甲表示機(jī)械能E．故答案為乙 丙 甲；
（2）光電門的直接作用是測(cè)擋光時(shí)間，根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度得，v=$\fracqebx4io{t}$．
（3）小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，存在一定的阻力，所以在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，只有重力做功情況下，小球機(jī)械能守恒．
故答案為：（1）乙丙甲．（2）測(cè)擋光時(shí)間，$\frack6mdaxu{t}$，（3）誤差允許范圍內(nèi)，只有重力做功情況下，小球機(jī)械能守恒．

點(diǎn)評(píng) 本題比較新穎，要注意結(jié)合實(shí)驗(yàn)的原理進(jìn)行分析，從而找出符合該實(shí)驗(yàn)的原理．