Question

【題目】為了驗證矩形線框自由下落過程上、下邊經過光電門時機械能是否守恒，使用了如圖所示的實驗裝置。已知矩形線框用直徑為d的圓形材料做成。某次實驗中矩形線框下邊和上邊先后經過光電門的擋光時間分別為t1和 t2。

（1）為完成該實驗，還需通過操作測量相應的物理量是__________.

A．用天平測出矩形線框的質量m

B．用刻度尺測出矩形線框下邊離光電門的高度h

C．用刻度尺測出矩形線框上下邊之間距離L

D．用秒表測出線框上下邊通過光電門的時間間隔Δt

（2）如果滿足關系式________________________（請用測量的物理量和已知量來表示，重力加速度為g），則自由下落過程中線框的機械能守恒。

Answer 1

【答案】C

【解析】

(1)根據實驗目的以及機械能守恒定律的表達式，可明確該實驗需要測量的物理量；

(2)寫出機械能守恒的表達式，可正確解答本題。

(1) A項：根據機械能守恒的表達式，可知不需要測量其質量，故A錯誤；

B項：測出矩形線框上下邊之間距離L，不需要測量釋放時其下邊離桌面的高度h，故B錯誤；

C項：實驗中需要測量過程中重力勢能的減小量，因此需要測量矩形線框上下邊之間距離L，故C正確；

D項：根據機械能守恒定律的表達式，可知不需要測量線框上下邊通過光電門的時間△t，故D錯誤。

故選：ABD。

(2) 本實驗中利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度，故有：，同理：

根據機械能守恒有：mgL=

即。