题目内容

【题目】如图,气垫导轨上滑块的质量为M,钩码的质量为m,遮光条宽度为d,两光电门间的距离为L,气源开通后滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门的时间为△t1△t2。当地的重力加速度为g

1)用上述装置测量滑块加速度的表达式为 (用已知量表示);

2)用上述装置探究滑块加速度a与质量M及拉力F的关系,要使绳中拉力近似等于钩码的重力,则mM之间的关系应满足

3)用上述装置探究系统在运动中的机械能关系,滑块从光电门1运动到光电门2的过程中满足关系式 时(用已知量表示),系统机械能守恒。若测量过程中发现系统动能增量总是大于钩码重力势能的减少量,可能的原因是

【答案】1;(2M>>m ;(3;导轨不水平,右端高

【解析】

试题(1)根据遮光板通过光电门的速度可以用平均速度代替得:滑块通过第一个光电门时的速度:;滑块通过第二个光电门时的速度:;滑块的加速度:

2)当滑块质量M远大于钩码质量m 时,细线中拉力近似等于钩码重力.

3)实验原理是:求出通过光电门1时的速度v1,通过光电门2时的速度v2,测出两光电门间的距离L,在这个过程中,减少的重力势能能:△Ep=mgL,增加的动能为:M+mv22-M+mv12

我们验证的是:△Ep△Ek的关系,即验证:△Ep=△Ek代入得:

mgL=M+mv22-M+mv12

将气垫导轨倾斜后,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:若右侧高,系统动能增加量大于重力势能减少量.

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