题目内容

6．某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，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，接通气源，将滑块（不挂钩码）至于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的△t1=t2（选填“大于”、“等于”或“小于”）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d=8.474mm．
（3）滑块P用细线绕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、m、g和d已知，要验证滑块和砝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，滑块和砝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）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）螺旋测微器的固定刻度读数为8mm，可动刻度读数为0.01×47.4mm=0.474mm，所以最终读数为：8mm+0.474mm=8.474mm．
（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）=；（2）8.474；（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．

练习册系列答案
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20．如图所示，A．B是电场中两点，下列说法正确的是（　　）
A．A点的场强比B点的场强大
B．A点的电势比B点的电势高
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D．一个正电荷在A点的电势能比B点的电势能大
1．如图所示，倾角为α的光滑斜面上放两物体m1和m2，用与斜面平行的力F推m1，使两物加速上滑，两物体之间的作用力为$\frac{{m}_{2}F}{{m}_{1}+{m}_{2}}$．
14．如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=1Ω，闭合电键S后，标有“8V，12W”的灯泡恰能正常发光，电动机M绕组的电阻R0=4Ω，求：
（1）电源的输出功率P；
（2）10s内电动机产生的热量Q．
1．在“验证力的平行四边形定则”试验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置：再讲橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条．
（1）某同学认为在此过程中必须注意以下几项：
A、两根细绳必须等长
B、橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C、在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
D、在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等
E、在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置，其中正确的是CE（填入相应的字母）．

（2）“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图1甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB哈OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图．
①图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是（　　）
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（3）某同学在坐标纸上画出了如图2所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2N，两力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2，关于F1与F2、θ1和θ2关系正确的（　　）
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11．通电矩形线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，bc边与MN平行，以下关于线框四个边受到安培力的说法正确的是（　　）
A．线框只有两个边受力，合力向左B．线框只有两个边受力，合力向右
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18．如图所示，光滑的平行导轨与电源连接后，与水平方向成θ角倾斜放置，导轨上放一个质量为m的金属导体棒．当S闭合后，在棒所在区域内加一个合适的匀强磁场，可以使导体棒静止平衡，下面四个图中分别加了不同方向的磁场，其中可能平衡的是（　　）
A．B．C．D．
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16．如图所示，物体A、B的质量相等，且有一轻质弹簧连接，物体B刚好与地面接触．现剪断绳子OA，下列说法正确的是（　　）
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