题目内容
15．如图所示是利用气垫导轨验证机械能守恒定律的实验装置，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨：导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处在A处由静止开始运动．
（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度b，结果如图2所示，由此读出b=3.85mm；
（2）滑块通过B点的瞬时速度可表示为$\frac{b}{t}$；（用题中字母表示）
（3）某次实验测得斜面倾角为θ，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为△Ek=$\frac{（M+m）{b}^{2}}{2{t}^{2}}$，系统的重力势能减少量可表示为△Ep=（m-Msinθ）gd，在误差允许的范围内，若△Ek=△Ep，则可认为系统的机械能守恒．（用题中字母表示）
分析 （1）游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．不同的尺有不同的精确度，注意单位问题．
（2）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
（3）根据重力做功和重力势能之间的关系可以求出重力势能的减小量，根据起末点的速度可以求出动能的增加量；根据功能关系得重力做功的数值等于重力势能减小量．
解答 解：（1）宽度b的读数为：3mm+17×0.05mm=3.85mm；
（2）由于光电门的宽度b很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
滑块通过光电门B速度为：vB=$\frac{b}{t}$；
（3）滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为：△EK=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{b}{t}$）2=$\frac{（M+m）{b}^{2}}{2{t}^{2}}$；
系统的重力势能减少量可表示为：△Ep=mgd-Mgdsinθ=（m-Msinθ）gd；
比较△Ep和△Ek，若在实验误差允许的范围内相等，即可认为机械能是守恒的．
故答案为：（1）3.85；（2）$\frac{b}{t}$；（3）$\frac{（M+m）{b}^{2}}{2{t}^{2}}$，（m-Msinθ）gd．
点评 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；
此题为一验证性实验题．要求根据物理规律选择需要测定的物理量，运用实验方法判断系统重力势能的变化量是否与动能的变化量相同是解题的关键．
练习册系列答案
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12．关于物理学史，下列说法中符合史实的是（ ）
| A． | 爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说 | |
| B． | 麦克斯韦提出了光的电磁说 | |
| C． | 汤姆生发现了电子，并首先提出原子的核式结构模型 | |
| D． | 贝克勒尔在研究天然放射性的过程中发现了放射性元素钋（Po）和镭（Ra） |
如图所示，水平桌面中心O处有一个小孔，用细绳穿过光滑小孔，绳两端各质量M=0.6kg的物体A和m=0.3kg的物体B，A的中心与圆孔的距离为0.2m，如果水平桌面光滑且固定，求A物体做匀速圆周运动的角速度ω应是多大？
3．图中，考虑两表内阻的影响，用两表示数算出的R测=$\frac{U}{I}$（ ）
| A． | 比R的真实值小 | B． | 比R的真实值大 | ||
| C． | 引起误差的原因是U偏大 | D． | 引起误差的原因是I偏小 |
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20．根据学过的物理知识判断，下列说法中正确的是（ ）
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4．
如图所示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线．两电子分别从a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为Wa和Wb，a、b两点的电场强度大小分别为Ea和Eb，则（ ）
如图所示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线．两电子分别从a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为Wa和Wb，a、b两点的电场强度大小分别为Ea和Eb，则（ ）| A． | Wa=Wb，Ea＜Eb | B． | Wa≠Wb，Ea＞Eb | C． | Wa=Wb，Ea＞Eb | D． | Wa≠Wb，Ea＜Eb |
5．
在一粗细均匀且两端封闭的U形玻璃管内，有一段水银柱将A和B两端的气体隔开，如图所示，在室温下，A、B两端气体的体积都是V，管内水银面的高度差为△h，现将它竖直地全部浸没在沸水中，则（ ）
在一粗细均匀且两端封闭的U形玻璃管内，有一段水银柱将A和B两端的气体隔开，如图所示，在室温下，A、B两端气体的体积都是V，管内水银面的高度差为△h，现将它竖直地全部浸没在沸水中，则（ ）| A． | A端气体体积比B端大 | B． | △h增大 | ||
| C． | A端气体压强比B端大 | D． | △h不变 |