Question

如图，用光电门等器材验证机械能守恒定律，直径为d、质量为m的金属小球由A处静止释放，下落过程中经过A处正下方的B处固定的光电门，测得A、B的距离为H，光电门测出小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g，则：

（1）小球通过光电门B时的速度表达式        ；（用题中所给物理量表示）

（2）多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图像如图所示，当图中已知量、和重力加速度g及小球直径d满足以下表达式时，可判断小球下落过程中机械能       （选填“守恒”、“不守恒”）；

（3）实验中发现动能增加量总是小于重力势能减少量，增加下落高度后，将

（选填“增加”、“减小”或“不变”）。

Answer

（1）；（2）守恒；（3）增加

【解析】试题分析：（1）已知经过光电门时的时间小球的直径；则可以由平均速度表示经过光电门时的速度，故。

（3）若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；则有：；、即：，解得：，故机械能守恒。

（4）由于该过程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多；故增加下落高度后，则将增大；

考点：验证机械能守恒定律

【名师点睛】由题意可知，本实验采用光电门利用平均速度法求解落地时的速度；则根据机械能守恒定律可知，当减小的机械能应等于增大的动能；由原理即可明确注意事项及数据的处理等内容。