Question

9．某同學利用如圖所示的氣墊導軌裝置驗證系統(tǒng)機械能守恒定律．在氣墊導軌上安裝了兩光電門1，2，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過定滑輪與鉤碼相連．

（1）實驗時要調(diào)整氣墊導軌水平．不掛鉤碼和細線，接通氣源，釋放滑塊，如果滑塊能在氣墊導軌上靜止或勻速運動或滑塊經(jīng)過兩光電門所用時間相等，則表示氣墊導軌已調(diào)整至水平狀態(tài)，
（2）不掛鉤碼和細線，接通氣源，滑塊從軌道右端向左運動的過程中，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1所用的時間小于通過光電門2所用的時間．實施下列措施能夠達到實驗調(diào)整目標的是AB
A．調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些    B．調(diào)節(jié)Q使軌道右端降低一些
C．遮光條的寬度應(yīng)適當大一些   D．滑塊的質(zhì)量增大一些
E．氣源的供氣量增大一些
（3）實驗時，測出光電門1，2間的距離L，遮光條的寬度d，滑塊和遮光條的總質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m．由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門1，2的時間分別為t₁，t₂，則系統(tǒng)機械能守恒成立的表達式是mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracbktxgo8{{t}_{1}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracbils833{{t}_{2}}$）²．

Answer 1

分析 明確實驗原理以及氣墊導軌裝置的特點可正確解答；
通過鉤碼的重力勢能減少量和系統(tǒng)動能增加量的大小來驗證機械能守恒定律．

解答 解：（1）實驗時要調(diào)整氣墊導軌水平．不掛鉤碼和細線，接通氣源，如果滑塊能在氣墊導軌上靜止或做勻速運動或滑塊經(jīng)兩個光電門的時間相等，則表示氣墊導軌調(diào)整至水平狀態(tài)．
（2）不掛鉤碼和細線，接通氣源，滑塊從軌道右端向左運動的過程中，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間．說明滑塊做加速運動，也就是左端低，右端高．所以實施下列措施能夠達到實驗調(diào)整目標的是調(diào)節(jié)P使軌道左端升高一些，調(diào)節(jié)Q使軌道右端降低一些．故選AB．
（3）系統(tǒng)重力勢能的減小量為mgL，系統(tǒng)動能的增加量為：
$△{E}_{k}=\frac{1}{2}（m+M）{{v}_{1}}^{2}-\frac{1}{2}（m+M）{{v}_{2}}^{2}$=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracr88glqz{{t}_{1}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frach4a4zjm{{t}_{2}}$）²．
則系統(tǒng)機械能守恒成立的表達式為：
mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\frac33b6ck8{{t}_{1}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracvefo8qv{{t}_{2}}$）²．
故答案為：（1）能在氣墊導軌上靜止或勻速運動或滑塊經(jīng)過兩光電門所用時間相等；（2）AB；（3）mgL=$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fraceo3koze{{t}_{1}}$）²-$\frac{1}{2}$（m+M）（$\fracfn3pqrb{{t}_{2}}$）²

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握實驗的原理，知道研究的對象為系統(tǒng)，抓住系統(tǒng)重力勢能的減小量和系統(tǒng)動能的增加量相等分析求解．