Question

【題目】氣墊導軌上相隔一定距離的兩處安裝有兩個光電傳感器A、B，AB間距為L，滑塊P上固定一遮光條，P與遮光條的總質量為M，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數據后與計算機相連。滑塊在細線的牽引下向左加速運動，遮光條經過光電傳感器A、B時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖像：

(1)實驗前，按通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導軌上，輕推滑塊，當圖乙中的________（選填“>”、“=”或“<”）時，說明氣墊導軌已經水平；

(2)用螺旋測微器測遮光條寬度d，測量結果如圖丙所示，則________mm；

(3)將滑塊P用細線跨過氣墊導軌左端的定滑輪與質量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機得到的圖像如圖乙所示。利用測定的數據，當關系式________成立時，表明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統機械能守恒。（重力加速度為g，用題中給定的物理量符號表達）

Answer 1

【答案】= 8.475

【解析】

(1)[1]．如果遮光條通過光電門的時間相等，即t1=t2，說明遮光條做勻速運動，即說明氣墊導軌已經水平；
(2)[2]．螺旋測微器的固定刻度讀數為8mm，可動刻度讀數為0.01×47.5mm=0.475mm，所以最終讀數為：8mm+0.475mm=8.475mm；
(3)[3]．由于光電門的寬度很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度，則

滑塊和砝碼組成的系統動能的增加量

系統的重力勢能的減小量

△Ep=mgL

如果系統動能的增加量等于系統重力勢能的減小量，則系統機械能守恒，即

化簡得