Question

【题目】气垫导轨上相隔一定距离的两处安装有两个光电传感器A、B，AB间距为L，滑块P上固定一遮光条，P与遮光条的总质量为M，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像：

(1)实验前，按通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的________（选填“>”、“=”或“<”）时，说明气垫导轨已经水平；

(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则________mm；

(3)将滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示。利用测定的数据，当关系式________成立时，表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。（重力加速度为g，用题中给定的物理量符号表达）

Answer 1

【答案】= 8.475

【解析】

(1)[1]．如果遮光条通过光电门的时间相等，即t1=t2，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平；
(2)[2]．螺旋测微器的固定刻度读数为8mm，可动刻度读数为0.01×47.5mm=0.475mm，所以最终读数为：8mm+0.475mm=8.475mm；
(3)[3]．由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，则

滑块和砝码组成的系统动能的增加量

系统的重力势能的减小量

△Ep=mgL

如果系统动能的增加量等于系统重力势能的减小量，则系统机械能守恒，即

化简得