Question

19．某同学利用如图所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒定律．在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连．

（1）不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间．实施下列措施能够让导轨水平的是AB
A．调节P使轨道左端升高一些
B．调节Q使轨道右端降低一些
C．遮光条的宽度应适当大一些
D．滑块的质量增大一些
E．气源的供气量增大一些
（2）实验时，测出光电门1、2间的距离L，遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m．由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间t₁、t₂，则下列系统机械能守恒成立的表达式正确的是C．
A．mgL=$\frac{1}{2}$m（$\frac{d}{{t}_{1}}$）²-$\frac{1}{2}$m（$\frac{d}{{t}_{2}}$）²
B．mgL=$\frac{1}{2}$M（$\frac{d}{{t}_{1}}$）²-$\frac{1}{2}$M（$\frac{d}{{t}_{2}}$）²
C．mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{t}_{1}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{t}_{2}}$）²
D．（m+M）gL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{t}_{1}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{t}_{2}}$）²．

Answer 1

分析 （1）根据滑块通过两光电门的速度大小确定哪一端高，哪一端低，从而进行调节．
（2）对系统研究，抓住系统重力势能的减小量等于系统动能的增加量得出机械能守恒的表达式．

解答 解：（1）不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间．说明滑块做加速运动，也就是左端低，右端高．所以实施下列措施能够达到实验调整目标的是调节P使轨道左端升高一些，或调节Q使轨道右端降低一些．故选AB．
（2）系统减小的重力势能等于系统增加的动能，系统减小的重力势能为mgL，系统增加的动能为$\frac{1}{2}（M+m）{{v}_{1}}^{2}-\frac{1}{2}（M+m）{{v}_{2}}^{2}$=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{t}_{1}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac{d}{{t}_{2}}$）²．故C正确，A、B、D错误．
故答案为：（1）AB，（2）C．

点评 处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项．