Question

13．某同学利用如图所示的气垫导轨装置验证机械能守恒定律．在气垫导轨上安装了相同的两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过轻质定滑轮与钩码相连．
（1）实验时要调整气垫导轨水平．不挂钩码和细线，接通气源，如果滑块能在气垫导轨上静止，或做匀速运动，或滑块经两个光电门的时间相等，则表示气垫导轨已调整至水平状态．
（2）不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间．实施下列措施能够让导轨水平的是A．
A．调节P使轨道左端升高一些
B．调节Q使轨道右端升高一些
C．调节光电门之间距离小一些
D．遮光条的宽度应适当大一些
E．气源的供气量适当增大一些
（3）实验时，测出光电门1、2间的距离L，遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m．由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间t₁、t₂，则滑块和钩码组成的系统机械能守恒成立的表达式是$mgL=\frac{1}{2}（M+m）（\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}-\frac{1}{2}（M+m）（\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}$=$\frac{1}{2}（M+m）{d}_{\;}^{2}（\frac{1}{{t}_{1}^{2}}-\frac{1}{{t}_{2}^{2}}）$．

Answer 1

分析 明确实验原理以及气垫导轨装置的特点可正确解答；
表示出钩码的重力势能减少量和系统动能增加量的大小来验证机械能守恒定律．

解答 解：（1）实验时要调整气垫导轨水平．不挂钩码和细线，接通气源，如果滑块能在气垫导轨上静止或做匀速运动或滑块经两个光电门的时间相等，则表示气垫导轨调整至水平状态．
（2）不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间．说明滑块做加速运动，也就是左端低，右端高．所以实施下列措施能够达到实验调整目标的是调节P使轨道左端升高一些，或调节Q使轨道右端降低一些．故选A．
（3）实验时，测出光电门1、2间的距离L，遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m．由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间t₁、t₂，
滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．
钩码的重力势能减少了：mgL，系统动能增加了：$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}$）²  
则系统机械能守恒成立的表达式是mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）$（\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}$=$\frac{1}{2}（M+m）{d}_{\;}^{2}（\frac{1}{{t}_{1}^{2}}-\frac{1}{{t}_{2}^{2}}）$
故答案为：（1）能在气垫导轨上静止，或做匀速运动，或滑块经两个光电门的时间相等  （2）A
（3）$mgL=\frac{1}{2}（M+m）（\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}-\frac{1}{2}（M+m）（\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}$=$\frac{1}{2}（M+m）{d}_{\;}^{2}（\frac{1}{{t}_{1}^{2}}-\frac{1}{{t}_{2}^{2}}）$

点评 常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础．处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项．