题目内容
【题目】某同学利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图所示,气垫导轨与水平桌面的夹角为,导轨底端P点由一带挡光片的滑块,滑块和挡光片的总质量为M,挡光片的宽度为b,滑块与砂桶跨过轻质光滑定滑轮的细绳连接,导轨上Q点固定一个光电门,挡光片到光电门的距离为d。
(1)实验时,该同学进行了如下操作:
①开启气泵,调节细沙的质量,使滑块处于静止状态,则砂桶和细沙的总质量为________。
②在砂桶中再加入质量为m的细沙,让滑块从P点由静止开始运动。已知光电门记录挡光片挡光的时间为,则滑块通过Q点的瞬时速度为_____________。
(2)在滑块从P点运动到Q点的过程中,滑块的机械能增加量为=__________,沙桶和细沙的机械能减小量___________。在误差允许的范围内,如果,则滑块和沙桶和细沙组成的系统机械能守恒。
【答案】(1)①②(2);
【解析】
试题分析:(1)①滑块处于静止状态,在沿斜面方向上有,而绳子的拉力等于沙桶和细沙的总重力,故沙桶和细沙的总质量为
②光电门的宽度非常窄,所以通过光电门的瞬时速度可近似等于通过光电门的平均速度,故通过Q点的瞬时速度为
(2)在滑块从P点运动到Q点的过程中,滑块的动能增加,重力势能增加,则滑块的机械能增加量为,沙桶和细沙重力势能减小,动能增加,则沙桶和细沙机械能的减小量为
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