题目内容
【题目】某同学用如图(a)所示的装置 “验证机械能守恒定律”。实验的主要步骤如下:
(ⅰ)调整气垫导轨使之水平;
(ⅱ)用天平测量滑块(含遮光条)质量并记录为M;
(ⅲ)测量遮光条宽度并记录为d
(ⅳ)将滑块放在气垫导轨上,通过轻质细绳与钩码连接,记录钩码总质量为m;
(ⅴ)将滑块从A位置释放后,光电计时器测量遮光条通过光电门的时间并记录为Δt。
(ⅵ)对测量数据进行分析,得出实验结论。
请回答下列问题。(已知当地的重力加速度大小为g)
(1)若步骤(ⅲ)用螺旋测微器测量遮光条宽度d的示数情况如图所示,则d=_____mm,步骤(ⅴ)中光电计时器记录的时间Δt=4.10×10-3s,滑块经过光电门时的速度大小为_________m/s。
(2)本实验中还需要测量的物理量有(写出物理量及符号)____________;
(3)本实验中需验证的机械能守恒表达式为__________(用以上对应物理量的符号表示);
(4)实验数据表明系统动能增加量明显大于重力势能减少量,可能的原因是_____
A.钩码总质量m远小于滑块质量M B.钩码总质量m与滑块质量M相差不大
C.气垫导轨没有调水平,且左高右低 D.气垫导轨没有调水平,且左低右高
【答案】 5.740 1.4 A、B间的距离s C
【解析】试题分析:实验原理是:求出通过光电门时的速度v,测出AB间的距离L,在这个过程中,减少的重力势能能,增加的动能,比较减少的重力势能与增加的动能之间的关系,验证机械能是否守恒.
(1)螺旋测微器的读数为;通过光电门时,由于遮光条的宽度非常窄,所以通过光电门的平均速度近似等于瞬时速度,故通过光电门的速度为
(2、3)从A运动到B过程中,重力做功,滑块和钩码增加的动能为,故实验需要验证,所以还需要测量A、B间的距离s
(4)如果实验结果系统动能增加量大于重力势能减少量,则可能是气垫导轨不水平造成的,气垫导轨倾斜后,由于滑块的重力势能的增加或减少没有记入,故增加的动能和减少的重力势能不相等,若左侧高,系统动能增加量大于重力势能减少量,若右侧高,系统动能增加量小于重力势能减少量,故C正确.