Question

【題目】某物理興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)利用力傳感器和單擺小球來驗(yàn)證機(jī)械能守恒，實(shí)驗(yàn)過程如下。

①如圖甲所示，固定力傳感器M，實(shí)驗(yàn)中掛鉤位置可認(rèn)為不變；

②取一根不可伸長(zhǎng)的細(xì)線，一端連接小鐵球，另一端穿過固定的光滑小圓環(huán)O，并固定在傳感器的掛鉤上（小圓環(huán)剛好夠一根細(xì)線通過）

③將小鐵球自由懸掛并處于靜止?fàn)顟B(tài)，從計(jì)算機(jī)中得到拉力隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。

④讓小鐵球以較小的角度在豎直平面內(nèi)的A、B之間擺動(dòng)，從計(jì)算機(jī)中得到拉力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象如圖丙所示。

(1)為驗(yàn)證小鐵球在最高點(diǎn)A和最低處的機(jī)械能是否相等，則_____。

A．必須要測(cè)出小鐵球的直徑D

B．必須要測(cè)出小鐵球的質(zhì)量m

C．必須要測(cè)出細(xì)線離開豎直方向的最大偏角θ

D．必須要知道圖乙、丙中F0，F1，F2的大小及當(dāng)?shù)刂亓�加速�?/span>g

E．必須要知道圖乙、丙中F0，F1，F2的大小

(2)若已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得了(1)中所需的物理量，則為了驗(yàn)證小鐵球在最高點(diǎn)B和最低點(diǎn)處的機(jī)械能是否相等，只需驗(yàn)證等式_______________是否成立即可。（用題中所測(cè)得的物理量符號(hào)表示）

Answer 1

【答案】E

【解析】

(1)[1]由于重力加速度未知，則有小鐵球靜止時(shí)，繩子的拉力F0，可知小球的重力為：

G=mg=F0

小球在最低點(diǎn)，由牛頓第二定律，則有

小球在最低點(diǎn)的動(dòng)能為

從A到最低點(diǎn)，物體的重力勢(shì)能減少量等于重力做的功即

另有對(duì)A點(diǎn)受力分析得

從A到最低點(diǎn)的過程中，重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能增加量，即為

化簡(jiǎn)得

由上可知，E正確，ABCD錯(cuò)誤。

故選E。

(2)[2]據(jù)(1)分析知，為了驗(yàn)證小鐵球在最高點(diǎn)B和最低點(diǎn)處的機(jī)械能是否相等，只需驗(yàn)證等式

是否成立即可。