题目内容
19．如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置，在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条．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变化的图象．
（1）实验前，接通电源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，若图乙中的△t1＞△t2，说明气垫导轨右端偏高（填左或右）．
（2）用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=2.20mm．
（3）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象如图乙所示，若△t1、△t2和d已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出滑块质量M和两光电门间距离L （写出物理量的名称及符号）．
（4）若上述物理量间满足关系式mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{△t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{△t}_{1}}$）2，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒．
分析 （1）如果遮光条通过光电门的时间相等，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平．
（2）螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读．
（3）要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，根据这两个量求解．
（4）滑块和砝码组成的系统机械能守恒列出关系式．
解答 解：（1）滑块做加速运动，说明气垫导轨右端偏高；
（2）游标卡尺的主尺读数为2mm，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为4×0.05mm=0.20mm，所以最终读数为：2mm+0.20mm=2.20mm．
（3）要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，
光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．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．
vB=$\frac{d}{{△t}_{2}}$，vA=$\frac{d}{{△t}_{1}}$
滑块和砝码组成的系统动能的增加量△Ek=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{△t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{△t}_{1}}$）2．
滑块和砝码组成的系统动能的重力势能的减小量△Ep=mgL
所以还应测出滑块质量M，两光电门间距离L．
（4）如果系统动能的增加量等于系统重力势能的减小量，那么滑块和砝码组成的系统机械能守恒．
即：mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{△t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{△t}_{1}}$）2
故答案为：（1）右
（2）2.20
（3）滑块质量M，两光电门间距离L．
（4）mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{△t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{△t}_{1}}$）2
点评 掌握螺旋测微器的读数方法．
了解光电门测量瞬时速度的原理．
实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面．
名校课堂系列答案
在x轴上各点电场强度E随x的变化规律如图所示，O、A、B、C为x轴上等间距的四个点．现将带正电粒子从O点静止释放，粒子沿直线运动到A点时的动能恰为Ek，已知粒子只受电场力作用，则以下分析正确的是（ ）| A． | 粒子运动到C点时的动能为3Ek | |
| B． | 沿x轴从O点到C点，电势一直在降低 | |
| C． | 粒子从O点到C点，先做加速，后做减速 | |
| D． | 粒子在AB段电势能变化量大于BC段变化量 |
如图所示，A、B两物体紧靠着放在粗糙水平面上，A、B间接触面光滑．在水平推力F作用下两物体一起加速运动，物体A恰好不离开地面，则物体A的受力个数为（ ）
| A． | 从n=3能级跃迁到n=1能级发出的光子 | |
| B． | 从n=2能级跃迁到n=1能级发出的光子 | |
| C． | 从n=3能级跃迁到n=2能级发出的光子 | |
| D． | 从n=4能级跃迁到n=2能级发出的光子 | |
| E． | 从n=4能级跃迁到n=1能级发出的光子 |
如图所示在水银槽中倒扣一只质量为m的试管，试管内封闭着一定质量的理想气体，在环境温度一定的情况下，试管漂浮在水银面上方，此时试管内水银面与水银槽内水银面的高度差为H1，现缓慢向下压试管到某一深度，试管恰好能处于悬浮状态，此时试管内水银面与水银槽内水银面的高度差为H2．已知水银的密度为ρ，不计试管内被封闭气体的重力和玻璃管的厚度，大气压强为P0，重力加速度为g，环境温度为T0．| A． | 墒增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减少的方向进行 | |
| B． | 在绝热条件下压缩气体，气体的内能不一定增加 | |
| C． | 封闭气体的密度变小，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数减少，分子动能增加，气体的压强可能不变 | |
| D． | 由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势 |
| A． | A、B运动始终同向 | |
| B． | 在t1时刻B速度方向改变 | |
| C． | A、B的加速度始终同向，B比A的加速度大 | |
| D． | 在t2时刻，A、B的速度相同，加速度也相同 |
如图所示，A，B两点电荷都带相同的电量+Q，a，b，c是它们连线上的三点，其中b位于A，B连线的中点上，且ab＞bc，规定在无穷远处电势能为零，一试探电荷为-q，其在a，b，c三点的电势能分别为Epa，Epb，Epc，则下列说法中正确的是（ ）| A． | 因为b处场强为零，所有Epb=0 | |
| B． | Epa＞Epc＞Epb | |
| C． | Epa＜Epc＜Epb | |
| D． | 正试探电荷在a点的电势能大于b点的电势能 |