Question

【題目】某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中用如圖裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，輕繩兩端系著質(zhì)量相等的物體A、B，物體B上放一金屬片C，鐵架臺(tái)上固定一金屬圓環(huán)，圓環(huán)處在物體B的正下方，系統(tǒng)靜止時(shí)，金屬片C與圓環(huán)間的高度差為h，由靜止釋放后，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體B穿過(guò)圓環(huán)時(shí)，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，兩光電門(mén)固定在鐵架臺(tái)P1、P2處，通過(guò)數(shù)字計(jì)時(shí)器可測(cè)出物體B通過(guò)P1、P2這段距離的時(shí)間。

（1）若測(cè)得P1、P2之間的距離為d，物體B通過(guò)這段距離的時(shí)間為t，則物體B剛穿過(guò)圓環(huán)后的速度v=______。

（2）若物體A、B的質(zhì)量均用M表示，金屬片C的質(zhì)量用m表示，該實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證下面__________（填正確選項(xiàng)的序號(hào)）等式成立，即可驗(yàn)證牛頓第二定律。

A. B.

C. D.

（3）本實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量?jī)x器除了刻度尺、數(shù)字計(jì)時(shí)器外，還需要___________。

（4）若M>>m，改變金屬片C的質(zhì)量m，使物體B由同一高度落下穿過(guò)圓環(huán)，記錄各次的金屬片C的質(zhì)量m，以及物體B通過(guò)P1、P2這段距離的時(shí)間t，以mg為橫軸，以__________（選填“”或“”）為縱軸，通過(guò)描點(diǎn)作出的圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。

Answer 1

【答案】 C 天平

【解析】

（1）[1]B通過(guò)圓環(huán)后將勻速通過(guò)光電門(mén)，則B剛穿過(guò)圓環(huán)后的速度為：。

（2）[2]選C。設(shè)繩子拉力大小為F，對(duì)A由牛頓第二定律得：

對(duì)B與C整體下落h的過(guò)程，由牛頓第二定律得：

再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式應(yīng)有：，聯(lián)立以上各式可得：

所以C正確。

（3）[3]根據(jù)上面的表達(dá)式可知需要已知金屬片C的質(zhì)量，所以還需要的器材是天平。

（4）[4]在釋放至金屬片C被擱置在圓環(huán)上的過(guò)程中，分別對(duì)A和B、C由牛頓第二定律可得：對(duì)A有

對(duì)B和C有

再由勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式應(yīng)有

，

聯(lián)立解得：

因?yàn)?/span>M>>m，則

所以，以mg為橫軸，以為縱軸的圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。