Question

某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．当气垫导轨正常工作时导轨两侧喷出的气体使滑块悬浮在导轨上方，滑块运动时与导轨间的阻力可忽略不计．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图线．

(1)当采用图甲的实验装置进行实验时，下列说法中正确的是(     )

A．滑块P机械能守恒

B．钩码Q机械能守恒

C．滑块P和钩码Q组成的系统机械能守恒

D．以上三种说法都正确

(2)实验前，接通电源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt₁________Δt₂(选填“>”“＝”或“<”)时，说明气垫导轨已经水平．

(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，若Δt₁、Δt₂、遮光条宽度d、滑块质量M、钩码质量m已知，若上述物理量间满足关系式______________________________________________，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒．

(4)若遮光条宽度d＝8.400mm, A、B间的距离L=160.00cm, Δt₁=8.40´10^-3s ,Δt₂=4.20´10^-3s, 滑块质量M=180g, 钩码Q质量m＝20g,则滑块从A运动到B的过程中系统势能的减少量ΔE_p＝________J，系统动能的增量ΔE_k＝________J．(g=9.80m/s²,计算结果保留三位有效数字)

Answer 1

 (1) C（2分）　　　　(2)  =（1分）

(3) mgL＝(M＋m)()²－(M＋m)()²（2分）

(4)ΔE_p＝0.314 J（2分）    ΔE_k＝0.300 J（2分）