题目内容
3．如图甲所示是利用气垫导轨验证机械能守恒定律的实验装置，导轨上安装了1、2两个光电门，滑块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行．
（1）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为5.40mm．
（2）在调整气垫导轨水平时，滑块不挂钩码和细线，接通气源后，给滑块一个初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间．为调节气垫导轨水平，可采取的措施是B．
A．调节Q使轨道右端升高一些
B．调节P使轨道左端升高一些
C．遮光条的宽度应适当大一些
D．滑块的质量增大一些
（3）正确进行实验操作，测出滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m，遮光条的宽度用d表示，重力加速度为g．现将滑块从图示位置由静止释放，实验中滑块经过光电门2时钩码未着地，测得两光电门中心间距s，由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1、t2，则验证机械能守恒定律的表达式是mgs=$\frac{1}{2}（M+m）{d}^{2}（\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}-\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}）$．
分析 （1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读．
（2）根据滑块通过光电门的时间大小判断出速度的大小，从而确定哪一端偏低了．
（3）根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度得出滑块通过两光电门的瞬时速度，从而得出系统动能的增加量，根据下降的高度求出系统重力势能的减小量，得出所需验证的机械能守恒表达式．
解答 解：（1）游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数为0.05×8mm=0.40mm，则最终读数为5.40mm．
（2）给滑块一个初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，可知速度越来越大，左端偏低，应调节P使轨道左端升高一些．故选：B．
（3）滑块通过两光电门的瞬时速度${v}_{1}=\frac{d}{{t}_{1}}$，${v}_{2}=\frac{d}{{t}_{2}}$，则系统重力势能的减小量△Ep=mgs，系统动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}（M+m）（{{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}）$=$\frac{1}{2}（M+m）{d}^{2}（\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}-\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}）$．则需验证的机械能守恒的表达式为：mgs=$\frac{1}{2}（M+m）{d}^{2}（\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}-\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}）$．
故答案为：（1）5.40 （2）B （3）mgs=$\frac{1}{2}（M+m）{d}^{2}（\frac{1}{{{t}_{2}}^{2}}-\frac{1}{{{t}_{1}}^{2}}）$．
点评 考查掌握轨道是否水平的判定依据，这是物理实验的基础．同时处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项，最后理解求解瞬时速度的方法．
出彩同步大试卷系列答案
如图所示，在空中由一水平方向的匀强磁场区域，区域的上，下边界的间距为h，磁场的磁感应强度大小为B．有-长度为L，宽度为b（b＜h）、电阻为R、质量为m的单匝矩形线圈从磁场区域的上边界上方一定距离处由静止下落（下落过程中线圈上、下边保持水平），当线圈的下边进入磁场吋，线圈恰好开始做匀速运动．当线圈上边穿出磁场时，线圈的加速度恰好为零．重力加速度为g．求：| A． | 摩擦起电，是因为摩擦导致质子从一个物体转移到另一个物体而形成的 | |
| B． | 在电场中无论移动正电荷还是负电荷，只要电场力做功，电荷电势能一定要减少 | |
| C． | 使用多用电表分别测电压和电阻时，电流始终是从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表 | |
| D． | 电势降低的方向，一定就是场强方向 |
在如图所示的系统中，弹簧劲度系数k=39.2N/m，与弹簧相连的物块M质量为0.2kg，置于其上的物块m质量为0.1kg．两物体之间的最大静摩擦力fm=0.196N，M与水平支持面之间是光滑的．若要使两物块一起（两物块之间无相对滑动）做简谐运动，则
如图所示为水平面内振动的弹簧振子，O是平衡位置，A是最大位移处，不计小球与轴的摩擦，则下列说法正确的是（ ）| A． | 每次经过O点时的动能不相同 | |
| B． | 从A到O的过程中加速度不断增加 | |
| C． | 从A到O的过程中速度不断减小 | |
| D． | 从O到A的过程中速度与位移的方向相同 |
测量运动员体能的装置如图所示，质量为m1的运动员将绳拴在腰间并沿水平方向跨过滑轮（不计滑轮质量及摩擦），下端悬吊一个m2的重物，人用力向后蹬传送带，而人的重心不动，使传送带以v的速率向后运动，则（ ）| A． | 人对传送带不做功 | B． | 传送带对人的冲量等于零 | ||
| C． | 人对传送带做功的功率m2gv | D． | 人对传送带做功的功率m1gv |
光电效应实验装置如图所示．用频率为ν的光源照射阴极K产生了光电效应，已知逸出功为W，普朗克常量为h，电子电量为e．调节变阻器滑动片，使光电流逐渐减小；当电流表示数恰好减小到零时，电压表的示数U可能是下列的（ ）| A． | U=$\frac{hν}{e}$-$\frac{W}{e}$ | B． | U=$\frac{2hν}{e}$-$\frac{W}{e}$ | C． | U=2hν-W | D． | U=$\frac{5hν}{2e}$-$\frac{W}{e}$ |
| A． | 比结合能越小，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定． | |
| B． | β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生的 | |
| C． | 氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子动能减小，原子的电势能减小 | |
| D． | 某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少6个 |
质谱仪是一种测带电粒子质量和分析同位素的重要工具，如图所示为一种质谱仪的原理示意图，粒子源产生的电荷量为q的正离子，飘入加速电场加速后，刚好沿直线通过速度选择器，通过狭缝O沿垂直磁场的方向进入偏转磁场，并打在底片上的中点P处，已知速度选择器中电场强度为E，磁感应强度为B1，偏转磁场磁感应强度为B0，放置底片的区域MN=L，且ON=L，不考虑离子的重力和进入加速电场前的初速度．