Question

【题目】为了验证矩形线框自由下落过程上、下边经过光电门时机械能是否守恒，使用了如图所示的实验装置。已知矩形线框用直径为d的圆形材料做成。某次实验中矩形线框下边和上边先后经过光电门的挡光时间分别为t1和 t2。

（1）为完成该实验，还需通过操作测量相应的物理量是__________.

A．用天平测出矩形线框的质量m

B．用刻度尺测出矩形线框下边离光电门的高度h

C．用刻度尺测出矩形线框上下边之间距离L

D．用秒表测出线框上下边通过光电门的时间间隔Δt

（2）如果满足关系式________________________（请用测量的物理量和已知量来表示，重力加速度为g），则自由下落过程中线框的机械能守恒。

Answer 1

【答案】C

【解析】

(1)根据实验目的以及机械能守恒定律的表达式，可明确该实验需要测量的物理量；

(2)写出机械能守恒的表达式，可正确解答本题。

(1) A项：根据机械能守恒的表达式，可知不需要测量其质量，故A错误；

B项：测出矩形线框上下边之间距离L，不需要测量释放时其下边离桌面的高度h，故B错误；

C项：实验中需要测量过程中重力势能的减小量，因此需要测量矩形线框上下边之间距离L，故C正确；

D项：根据机械能守恒定律的表达式，可知不需要测量线框上下边通过光电门的时间△t，故D错误。

故选：ABD。

(2) 本实验中利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故有：，同理：

根据机械能守恒有：mgL=

即。