Question

【題目】用如圖1裝置“驗證機械能守恒定律”。在高處固定電磁鐵，通電時吸住小鐵球（圖中未畫出電磁鐵），斷電后小鐵球由靜止開始下落，通過正下方的光電門。光電門可上下移動但始終位于鐵球球心的正下方。請按實驗要求完成題中空白內容。

（1）安裝并調整好器材。用游標卡尺測量鐵球的三個互相垂直的直徑，取平均值為測量值d。其中某次測量的示數如圖2，該讀數為________cm。

（2）讓電磁鐵通電吸住小鐵球，測量并記錄球心到光電門的距離H．釋放小鐵球，記錄它通過光電門的時間t。

（3）改變光電門位置，重復步驟（2）多次，得到多組H、t數據，在坐標圖中描點連線，得如圖3直線，算出斜率k。若在實驗誤差范圍內，k=_________（用當地重力加速度g、鐵球直徑d表示），則實驗成功。

（4）若第（3）問算出的k值大于理論值的百分比超出實驗誤差允許范圍，則原因可能是_______

A．空氣阻力太大

B．鐵球通過光電門時，球心偏離光電門

C．鐵球通過光電門時，用平均速度替代了瞬時速度

D．測H時，上端不是球心而是電磁鐵底部

Answer 1

【答案】（1）1.020cm （3）2g/d2 （4）B

【解析】

（1）游標卡尺的讀數等于主尺讀數加上游標讀數，不需估讀。
（3）依據運動學位移與速度公式，結合平均速度接近瞬時速度，及圖象的斜率，即可求解；
（4）根據上問的斜率的表達式，即可分析求解

（1）游標卡尺的讀數為10mm+0.05×4mm=10.20mm=1.020cm；

（3）根據運動學位移與速度公式，則有：

即為：

若圖像的效率為k，則有

（4）若第（3）問算出的k值大于理論值的百分比超出實驗誤差允許范圍，則原因可能是重力加速度偏大，或測量的球直徑偏小，與其它的因素無關，故ACD錯誤，B正確；