Question

某同学利用图示装置，验证以下两个规律：

①两物块通过不可伸长的细绳相连接，沿绳方向分速度大小相等；

②系统机械能守恒。

P、Q、R是三个完全相同的物块，P、Q用细绳连接，放在水平气垫导轨上。物块R与轻质滑轮连接，放在细绳正中间，三个光电门分别放置于a、b、c处，调整三个光电门的位置，能实现同时遮光。最初细线水平，现将三个物块由静止释放。（忽略R上的挡光片到轻质滑轮间的距离）

（1）为了能完成实验目的，除了记录P、Q、R三个遮光片的遮光时间t₁、t₂、t₃外，还必需测量的物理量有__________（多选）；

A．P、Q、R的质量M

B．两个定滑轮间的距离d

C．R的遮光片到c的距离H

D．遮光片的宽度x

（2）根据装置可以分析出P、Q的速度大小相等，则验证表达式为_______________；

（3）若要验证物块R沿绳方向分速度与物块P速度大小相等，则验证表达式为____________；

（4）若已知当地重力加速度g，则验证系统机械能守恒的表达式为____________________。

Answer

（1）BCD （2）（3）（4）

【解析】试题分析：（1）要证明①，需要测量d和H，通过几何关系可证明沿绳分速度相等；要证明②，还需要测量H和x，根据运动学公式和动能定理列式可验证机械能守恒，故需要测量的物理量有d，H，x．故B、C、D正确；故选BCD．

（2）物块P的速度vP＝x/t1，物块Q的速度vQ＝x/t2，因此分析出P、Q的速度大小相等，即需要验证表达式，化简可得验证t1=t2即可；

（3）物块R的速度vR＝x/t3，要验证物块R与物块P的沿绳分速度相等，则需要验证表达式；

（4）整个系统减少的机械能是△E=MgH，增加的机械能是,要验证机械能守恒，则△E=△E′，即验证表达式．

考点：考查验证机械能守恒定律．

【名师点睛】本题考查了验证机械能守恒定律的实验，解题的关键是明确实验原理，找出各物理量之间的关系，再结合机械能守恒定律写出需要验证的表达式．