Question

【題目】某實驗小組利用如圖所示的裝置進行實驗，鉤碼A和B分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，鉤碼質量均為M，在A的上面套一個比它大一點的環形金屬塊C，在距地面為處由一寬度略大于A的狹縫，鉤碼A能通過狹縫，環形金屬塊C不能通過，開始時A距離狹縫的高度為，放手后，A、B、C從靜止開始運動

（1）利用計時儀器測得鉤碼A通過狹縫后落地用時，則鉤碼A通過狹縫的速度為_______（用題中字母表示）；

（2）若通過此裝置驗證機械能守恒定律，還需要測出環形金屬框C的質量m，當地重力加速度為g，若系統的機械能守恒，則需滿足的等式為___________（用題中字母表示）；

（3）為減小測量時間的誤差，有同學提出如下方案：實驗時調節，測出鉤碼A從釋放到落地的總時間t，來計算鉤碼A通過狹縫的速度，你認為可行嗎？若可行，寫出鉤碼A通過狹縫時的速度表達式；若不可行，請簡要說明理由________、___________。

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）可行；速度

【解析】

試題（1）由于鉤碼通過狹縫后，C不再對A施加力了，而AB的質量又相等，故鉤碼A做做勻速運動，所以鉤碼A通過狹縫的速度為；（2）若驗證機械能守恒時，因為A降低的重力勢能等于B增加的重力勢能，故重力勢能的減少量為C下降h2的重力勢能的減少量，即mgh2，而系統動能的增加量為，故滿足的等式為時，就證明機械能守恒了；（3）當h1=h2=h時，A的運動是先勻加速運動，后勻速運動，如果設加速的時間為t1，勻速的時間為t2，勻速運動的速度為v，則加速運動時的平均速度為，故t1v=2h成立；在勻速運動時，t2v=h成立；二式相加得（t1+t2）v=3h，即，故這種做法是可行的。