Question

【題目】如圖所示為“用DIS研究機械能守恒定律”的實驗裝置，本實驗中

（1）光電門傳感器的作用是測定擺錘在某位置的_____________。

（2）從右側某一高度由靜止釋放擺錘，觀察擺錘擺到左側的最高位置，然后改變定位擋片的位置，重復實驗，若均可以觀察到左側的最高點與釋放點基本在同一高度，由此可以得出擺錘在兩側最高點的機械能________的結論。

（3）下列操作步驟正確的是（_______）

A. 釋放擺錘前擺線要拉直

B. 先釋放擺錘，然后點擊“開始記錄”

C. 將光電門傳感器直接連接在計算機上

D. 要使光電門的光電孔高于所測高度

（4）如果擺錘每次從同一位置釋放，以擺錘速度的平方v 2為縱坐標，以擺錘距離零勢能D點的高度h為橫坐標，作出的圖線應是一條____________（選填“過”或“不過”）原點的直線。若已知擺錘直徑為d、質量為m，當地重力加速度為g，則圖線斜率為___________。

Answer 1

【答案】瞬時速度 基本相等 A 不過 -2g

【解析】

（1）為了研究機械能守恒定律，需要仔細測量擺錘經過任意位置的機械能，實驗中的下落高度可通過坐標測出，擺錘速度需要用傳感器測量，所以光電門傳感器的作用是測定擺錘在某位置的瞬時速度

（2）從右側某一高度由靜止釋放擺錘，初態動能為0，擺錘擺到左側的最高位置，末動能為0，機械能等于動能與重力勢能之和，觀察到左側的最高點與釋放點基本在同一高度，可以確定初末重力勢能相同，所以可以得出擺錘在兩側最高點的機械能基本相同的結論

（3）A.實驗中，擺線如果不拉直，小球運動過程中，繩會突然繃直，帶來很大誤差，所以釋放擺錘前擺線要拉直，A正確

B.為了驗證過程中機械能是否守恒，要求擺錘每次同同一位置靜止（或相同速度）下擺，先釋放擺錘，然后點擊“開始記錄”，無法保證開始記錄時，每次擺錘位置相同，帶來較大誤差，B錯誤

C.實驗時，光電門傳感器連接采集器，采集器將光電門的信號傳輸給計算機，而光電門不能直接連接在計算機上，C錯誤

D.調整光電門的位置，使光電門的光電孔與測量點位于同一水平面內，以保證豎直的高度測量準確，D錯誤

（4）設初始距零勢能點的高度為，根據機械能守恒得：，整理得到：，所以圖像不過原點；根據解析式可以知道，圖像的斜率是