Question

用如图所示的实验装置验证矩形线框自由下落过程中机械能守恒，已知线框用直径为d（远小于线框的边长）的粗铜线做成；当地重力加速度为g。某次实验中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，下列步骤中还必需的是_______（填入标号）；

A．用天平测线框的质量m

B．用刻度尺测线框上、下边之间的距离L

C．用秒表测线框上、下边通过光电门的时间间隔Δt

(2)线框下边通过光电门时的速度大小为_______（请用测量的物理量和已知量来表示）；

(3)在误差允许范围内，满足关系式_______（请用测量的物理量和已知量来表示），则验证了自由下落过程中线框的机械能守恒。

Answer

B

【解析】

(1)[1]A．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．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B正确；

C．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C错误；

故选B；

(2)[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

(3)[3]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

根据机械能守恒有

即