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气垫导轨是一种常用的实验仪器,它是利用气泵将压缩空气通过导轨的众多小孔高速喷出,...

气垫导轨是一种常用的实验仪器,它是利用气泵将压缩空气通过导轨的众多小孔高速喷出,在导轨与滑块之间形成薄薄一层气垫,使滑块悬浮在导轨上.由于气垫的摩擦力极小,滑块在导轨上的运动可很好地近似为没有摩擦的运动.我们可以用固定在气垫导轨上的光电门A、B和光电计时装置,以及带有I形挡光条的滑块C、D来测出被压缩弹簧的弹性势能的大小.已知I形挡光条的持续挡光宽度为L,实验装置如图所示,采用的实验步骤如下:
a.调节气垫导轨底座螺母,观察导轨上的气泡仪,使导轨成水平状态;
b.在滑块C、D间放入一个轻质弹簧,用一条橡皮筋捆绑箍住三者成一水平整体,静置于导轨中部;
c.将光电门尽量靠近滑块C、D两端;
d.烧断捆绑的橡皮筋,使滑块C、D在弹簧作用下分离,分别通过光电门A、B;
e.由光电计时器记录滑块C第一次通过光电门A时I形挡光条持续挡光的时间tC,以及滑块D第一次通过光电门B时I形挡光条持续挡光的时间tD
(1)实验中还应测量的物理量是______
(2)利用上述实验数据写出计算被压缩弹簧的弹性势能Ep的表达式______

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由于要知道压缩弹簧的弹性势能,故需要知道物体的质量,所以必须用天平分别测出滑块C、D的质量mC、mD. 根据能量守恒,弹簧的弹性势能转化为两滑块匀速运动时的动能即Ep=mCVC2+mD vD2,利用位移与时间的关系求出vC和vD. 【解析】 (1)滑块C、D来测出被压缩弹簧的弹性势能的大小,所以要用天平分别测出滑块C、D的质量mC、mD; (2)根据能量守恒,弹簧的弹性势能转化为两滑块匀速运动时的动能 即Ep=mCVC2+mD vD2, 再由得:; 所以弹性势能为 故答案为:滑块C、D的质量mC、mD;
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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