Question

如图所示利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实验装置。主要实验步骤如下：

A.将气垫导轨放在水平桌面上，并调至水平

B.测出遮光条的宽度d

C.将滑块移至图示的位置，测出遮光条到光电门的距离l

D.释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间t

E.用天平称出托盘和砝码的总质量m

F.………

请回答下列问题（重力加速度取g）：

(1)滑块经过光电门的速度可以表示为____（用物理量符号表示）。

(2)为验证机械能守恒定律，还需要测的物理量是____。

(3)滑块从静止释放，运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少_____（用物理量符号表示）。

(4)选用不同的l，测出对应的t。能直观反应系统机械能守恒的图像是_____。

A.t﹣l                B.t²﹣l            C.﹣l              D.﹣l

Answer

滑块和遮光条的总质量M mgl D

【解析】

(1)[1]遮光条宽度小，通过时间短，可以用平均速度近似代替瞬时速度，挡光条通过光电门的速度为

v＝

(2)[2]令滑块和遮光条的总质量为M，托盘和砝码下落过程中，系统增加的动能为

Ek＝(M+m)v2＝(m+M)·()2

实验中还要测量的物理量为滑块和挡光条的总质量M。

(3)[3]根据题意可知，系统减少重力势能即为托盘和砝码减小的，为

Ep＝mgl

(4)[4]为了验证机械能守恒，需满足的关系是

mgl＝(m+M)·()2

应该是图像，ABC错误，D正确。

故选D。