Question

【題目】為了驗證機械能守恒定律，同學們設計了如圖甲所示的實驗裝置：

（1）實驗時，一組同學進行了如下操作：

①用天平分別測出重物A、B的質量M1和M2 (A的質量含擋光片、B的質量含掛鉤，且M2>M1)，用螺旋測微器測出擋光片的寬度d，測量結果如圖丙所示，則d=___mm；

②將重物A、B用繩連接后，跨放在定滑輪上，一個同學用手托住重物B，另一個同學測量出____(填“A的上表面”“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離h，之后釋放重物B使其由靜止開始下落；

③記錄擋光片經過光電門的時間Δt。

（2）如果系統(重物A、B)的機械能守恒，應滿足的關系式為____ (用質量M1、M2，重力加速度為g，經過光電門的時間為Δt，擋光片的寬度d和距離h表示結果)。

（3）實驗進行過程中，有同學對實驗作了改進，如圖乙所示，在B的下面掛上質量為m的鉤碼，讓M1=M2=m，經過光電門的速度用v表示，距離用h表示，仍釋放重物B使其由靜止開始下落，若系統的機械能守恒，則有=_____(已知重力加速度為g)。

（4）為提高實驗結果的準確程度，以下建議中確實對提高準確程度有作用的是（______）

A.繩的質量要輕且盡可能光滑

B.在“輕質繩”的前提下，繩子越長越好

C.盡量保證重物只沿豎直方向運動，不要搖晃

D.擋光片的寬度越小越好

Answer 1

【答案】5.315 擋光片中心 AC

【解析】

(1)[1][2]根據螺旋測微器的讀數方法可知：

需要測量系統重力勢能的變化量，則應該測量出擋光片中心到光電門中心的距離。

(2)[3]系統的末速度為：

則系統重力勢能的減小量：

系統動能的增加量為：

.

若系統機械能守恒則有：

(3)[4]若機械能守恒則：

計算得出：

(3) [5]如果繩子較重，系統的重力勢能就會有一部分轉化為繩子的動能造成實驗誤差，故繩子要輕，所以A正確；繩子不宜太長，長了形變對實驗的影響越大，所以B錯誤；物體末速度是根據勻變速直線運動求出的，故要保證物體在豎直方向運動，所以C正確；擋光片的寬度越小測量誤差就越大，所以D錯誤.