Question

【題目】光電門是一種較為精確的測時(shí)裝置，某同學(xué)使用光電門和其他儀器設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。A為裝有擋光片的鉤碼，總質(zhì)量用m表示，已知擋光片的擋光寬度為b，輕繩一端與A相連，另一端跨過光滑輕質(zhì)定滑輪與的重物B相連，B的質(zhì)量用M表示（并保證：M<m），他的做法是：先用力拉住B，保持A、B靜止，用h表示A的擋光片上端到光電門的距離；然后由靜止釋放B，A下落過程中經(jīng)過光電門，光電門可測出擋光片的擋光時(shí)間t，算出擋光片經(jīng)過光電門的平均速度，將其視為A下落h（hb）時(shí)的速度，重力加速度為g。

(1)為了完成上述實(shí)驗(yàn)，除了圖示給出的實(shí)驗(yàn)器材以外，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有：________；

(2)在A從靜止開始下落h的過程中，驗(yàn)證以A、B、地球所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表達(dá)式為_______（用題目所給物理量的符號(hào)表示）；

(3)由于光電門所測的平均速度與物體A下落h時(shí)的瞬時(shí)速度間存在一個(gè)差值△v，因而系統(tǒng)減少的重力勢能________系統(tǒng)增加的動(dòng)能（選填“大于”或“小于”）；

(4)為減小上述△v對(duì)結(jié)果的影響，該同學(xué)想到了以下一些做法，其中可行的是_______。

A.適當(dāng)減小擋光片的擋光寬度b

B.增大擋光片的擋光寬度b

C.減小擋光片上端到光電門的距離h

D.保持A下落的初始位置不變，測出多組t，算出多個(gè)平均速度然后取平均值

Answer 1

【答案】天平（包括砝碼）、刻度尺 （m－M）gh＝（M＋m）（）2 大于 A

【解析】

（1）[1] 動(dòng)能和重力勢能之和為機(jī)械能，計(jì)算時(shí)需要知道物體質(zhì)量和下降的距離，結(jié)合如圖實(shí)驗(yàn)裝置可知，需要的實(shí)驗(yàn)器材：需要天平用來測量A、B的質(zhì)量，用刻度尺測量A的下落高度，所以還需要的器材天平（包括砝碼）、刻度尺。

（1）[2] 系統(tǒng)重力勢能的減小量為

物塊經(jīng)過光電門的瞬時(shí)速度為

則系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為

則機(jī)械能守恒的表達(dá)式為

。

（3）[3] 光電門測出的平均速度是擋光片通過光電門過程中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，此時(shí)下降的高度小于h，則系統(tǒng)減少的重力勢能大于系統(tǒng)增加的動(dòng)能。

（4）[4] ABCD．減小上述對(duì)結(jié)果的影響，可以減小擋光片的寬度，使得平均速度更接近瞬時(shí)速度，BCD錯(cuò)誤A正確。

故選A 。