Question

【题目】某实验小组的同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验时进行了如下的操作（滑轮的大小可忽略）：

①滑块甲放在气垫导轨上，滑块乙穿在涂有润滑剂的竖直杆上，调整气垫导轨水平，气垫导轨的适当位置放置光电门，实验时记录遮光条的挡光时间t；

②将两滑块由图中的位置无初速释放，释放瞬间两滑块之间的细绳刚好水平拉直；

③测出两滑块甲、乙的质量M=0.20kg、m=0.10kg，当地重力加速度为g=9.80m/s2。

回答下列问题：

(1)如图，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=______cm；

(2)实验小组在实验时同时对以下物理量进行了测量，其中有必要的测量是_____（填序号）；

A.滑轮到竖直杆的距离L=0.60m

B.滑块甲到滑轮的距离a=1.50m

C.物块甲的遮光条到光电门的距离b=0.40m

(3)当遮光条通过光电门瞬间，滑块乙速度的表达式为v乙=________________；

(4)若测量值t=_____s，在误差允许的范围内，系统的机械能守恒。（保留两位有效数字）

Answer 1

【答案】0.420 AC 0.0020或2.0×10-3

【解析】

(1)[1]游标卡尺的读数由主尺读数和游标尺读数组成，遮光条的宽度

d=4mm+4×0.05mm=4.20mm=0.420cm

(2)[2]本实验验证系统的机械能守恒，即系统减少的重力势能等于系统增加的动能，研究滑块甲运动到光电门的过程，系统减少的重力势能

系统增加的动能

绳上的速度关系如图

则有

故必要的测量为滑轮到竖直杆的距离L=0.60m，物块甲的遮光条到光电门的距离b=0.40m，故AC正确，B错误。

故选AC。

(3)[3]利用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，当遮光条通过光电门瞬间，滑块甲速度

根据绳上的速度关系可知，滑块乙的速度

(4)[4]由(2)的分析可知，系统机械能守恒，则满足

解得

t=2.0×10-3s