题目内容
7．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图所示：
（1）实验步骤
①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平；
②用游标卡尺测量挡光条的宽度l=9.30mm；
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=60.00 cm；
④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；
⑤从数字计时器（图中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t1和△t2；
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m．
（2）用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式
①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1=$\frac{l}{△{t}_{1}}$和v2=$\frac{l}{△{t}_{2}}$．
②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1=$\frac{1}{2}（M+m）\frac{{l}^{2}}{△{{t}_{1}}^{2}}$和Ek2=$\frac{1}{2}（M+m）\frac{{l}^{2}}{△{{t}_{2}}^{2}}$．
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△Ep=mgs（重力加速度为g）．
（3）如果△Ep=△Ek，则可认为验证了机械能守恒定律．
分析 （1）根据刻度尺的读数得出两光电门中心之间的距离．
（2）根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出滑块通过光电门1和2的瞬时速度，从而得出系统初末动能．
根据下降的高度求出系统重力势能的减小量．
解答 解：（1）两光电门中心之间的距离s=80.30-20.30cm=60.00cm．
（2）①根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，滑块通过光电门1的瞬时速度${v}_{1}=\frac{l}{△{t}_{1}}$，滑块通过光电门2的瞬时速度${v}_{2}=\frac{l}{△{t}_{2}}$．
②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1=$\frac{1}{2}（M+m）{{v}_{1}}^{2}$=$\frac{1}{2}（M+m）\frac{{l}^{2}}{△{{t}_{1}}^{2}}$，${E}_{k2}=\frac{1}{2}（M+m）{{v}_{2}}^{2}$=$\frac{1}{2}（M+m）\frac{{l}^{2}}{△{{t}_{2}}^{2}}$．
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少△Ep=mgs．
（3）如果△Ep=△Ek，则可认为验证了机械能守恒定律．
故答案为：（1）60.00，（2）①$\frac{l}{△{t}_{1}}$，$\frac{l}{△{t}_{2}}$，②$\frac{1}{2}（M+m）\frac{{l}^{2}}{△{{t}_{1}}^{2}}$，$\frac{1}{2}（M+m）\frac{{l}^{2}}{△{{t}_{2}}^{2}}$．③mgs，（3）△Ek．
点评 光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于遮光条的宽度l很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
如图所示，固定在水平面上倾角为α=370、长为s=4.8m的斜面，一个质量为2kg的小物块（可视为质点）放置在斜面上，小物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，现用大小为F=24N、方向与斜面平行的力推物块，使小物块从斜面的最底端由静止开始向上运动．（sin37°=0.60，cos37°=0.80，g=10m/s2）．| A． | 牛顿提出了万有引力定律，并测定了引力常量G | |
| B． | 伽利略认为力不是维持物体运动的原因，并通过“理想斜面实验”证实了这一说法 | |
| C． | 库仑提出了库仑定律，并最早实验测得元电荷e的数值 | |
| D． | 法拉第根据小磁针在通电导线周围的偏转而发现了电流的磁效应 |
| A． | 电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于$\frac{F}{IL}$ | |
| B． | 磁感应强度大小与电流元IL的乘积成反比，与F成正比 | |
| C． | 磁感应强度方向与电流元IL在此点的受力方向相同 | |
| D． | 以上说法都不对 |
把长L=0.5m的导体棒，垂直放入如图所示的匀强磁场中．当导体棒中通有I=2A的电流时，若导体棒受到的安培力大小F=2.4N，磁感应强度B=2.4T．
如图所示，小球沿水平面通过O点进入半径为R的半圆弧轨道后恰能通过最高点P，然后落回水平面，不计一切阻力，下列说法正确的是（ ）| A． | 小球落地点离O点的水平距离为2R | |
| B． | 小球落地点离O点的水平距离为R | |
| C． | 小球运动到半圆弧最高点P时向心力恰好为零 | |
| D． | 若将半圆弧轨道上部的$\frac{1}{4}$圆弧截去，其他条件不变，则小球能达到的最大高度比P点低 |
