Question

【題目】如圖甲所示是光電門傳感器的示意圖．它的一邊是發射器，另一邊是接收器，當光路被物體擋住的時候，它就開始計時，當光路再次恢復的時候，它就停止計時．這樣就可以測出擋光片擋光的時間．某同學利用光電門傳感器設計了一個研究小球下落過程中機械能是否守恒的實驗．實驗裝置如圖乙所示，圖中、為固定在同一豎直線上的兩個光電門傳感器，實驗時讓半徑為的小球從某一髙度處由靜止釋放，讓小球依次從、兩個光電門傳感器的發射器和接收器之間通過，測得擋光時間分別為、．為了證明小球通過、過程中的機械能守恒，還需要進行一些實驗測量和列式證明．

（1）選出下列還需要的實驗測量步驟（______）

A．測出、兩傳感器之間的豎直距離

B．測出小球釋放時離桌面的高度

C．用秒表測出運動小物體通過、兩傳感器的時間

D．測出小球由靜止釋放位置與傳感器之間的豎直距離

（2）如果能滿足______關系式，即能證明小球通過、過程中的機械能是守恒的．

Answer 1

【答案】A

【解析】

（1）[1]實驗目的是驗證機械能守恒，即驗證表達式

成立，光電門傳感器測速度的原理是利用平均速度來代替瞬時速度，可得：

，

因此除了需要測量小球的直徑以及記錄擋光時間外，還需要計算重力勢能的減小量，因此需要測量兩個光電門之間的距離

（2）[2]如果能滿足:

變形得：

即能證明小球通過A、B過程中的機械能是守恒的．