Question

【題目】某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.水平桌面上固定傾斜的氣墊導(dǎo)軌，一上端裝有長(zhǎng)方形遮光片的滑塊總質(zhì)量為M，滑塊的左端連接著平行于導(dǎo)軌的細(xì)繩，細(xì)繩另一端跨過(guò)定滑輪和礦泉水瓶連接.導(dǎo)軌下端固定一光電門，光電門與計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)連接，可以測(cè)量遮光片經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的擋光時(shí)間，光電門的中心位于導(dǎo)軌上的B點(diǎn).開始時(shí)，使滑塊在導(dǎo)軌上靜止，此時(shí)遮光片的中心位于導(dǎo)軌上的A點(diǎn)，該同學(xué)利用刻度尺測(cè)出A、B兩點(diǎn)間的距離為L，高度差為h，測(cè)得礦泉水瓶和里面水的總質(zhì)量為m，遮光片的寬度為d，忽略滑塊和導(dǎo)軌間的摩擦，重力加速度為g.

(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量擋光條的寬度d，如圖乙所示，由該圖可得遮光條的寬度d=__________mm.

(2)使滑塊由A點(diǎn)靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，讀出遮光片經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的擋光時(shí)間為t，則滑塊從A到B的過(guò)程中，系統(tǒng)重力勢(shì)值的減小量為______；實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的表達(dá)式為_____(均用題目中所給的字母表示).

(3)該同學(xué)保持滑輪高度和光電門位置不變，不斷改變礦泉水瓶中水的質(zhì)量，釋放滑塊使其由A處?kù)o止沿導(dǎo)軌下滑，測(cè)出每次礦泉水瓶和瓶中水的總質(zhì)量m以及對(duì)應(yīng)擋光時(shí)間t，為便于更直觀地驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，應(yīng)作出______(選填“”“”“”)關(guān)系圖象，如圖丙所示，則圖象的斜用率k=_____.

Answer 1

【答案】6.000mm

【解析】

(1)[1]螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為5.5mm.可動(dòng)刻度讀數(shù)為

0.01×50.0mm=0.500mm

所以最終讀數(shù)為:6.000mm；

(2)[2]設(shè)斜面傾角為，，從A到B過(guò)程系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為:

滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度為:

滑塊動(dòng)能的增加量為:

[3]由機(jī)械能守恒定律得:

(3)[4][5]由

整理得：

為便于更直觀地驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，應(yīng)作出圖象

則圖象的斜率：