Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖甲所示。在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機相連。滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖像。

（1）實驗前，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）至于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的t1_______t2(選填“大于”、“等于”或“小于”)時，說明氣墊導(dǎo)軌已調(diào)水平。

（2）用螺旋測微器測遮光條寬度d，測量結(jié)果如圖丙所示，則d=________mm。

（3）滑塊P用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機得到的圖像如圖乙所示，若t1、t2、m、g和d已知，若已測出滑塊質(zhì)量M ，兩光電門間距離L。 上述物理量間滿足關(guān)系式_______________，則表明在上述過程中，滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能守恒。

Answer 1

【答案】等于 8.475（在8.474～8.478之間）

【解析】

(1)[1] 實驗前，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的△t1等于△t2，說明滑塊勻速運動，氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．

(2)[2] 螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為8mm，可動刻度讀數(shù)為

0.01×47.5mm=0.475mm

所以最終讀數(shù)為：

8mm+0.475mm=8.475mm

(3)[3] 光電門測量瞬時速度是實驗中常用的方法．由于光電門的寬度很小，所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度．

滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)動能的增加量

滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)動能的重力勢能的減小量

△Ep=mgL

如果系統(tǒng)動能的增加量等于系統(tǒng)重力勢能的減小量，那么滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能守恒，即：