Question

【題目】某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖所示，氣墊導(dǎo)軌與水平桌面的夾角為，導(dǎo)軌底端P點由一帶擋光片的滑塊，滑塊和擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片的寬度為b，滑塊與砂桶跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細繩連接，導(dǎo)軌上Q點固定一個光電門，擋光片到光電門的距離為d。

（1）實驗時，該同學(xué)進行了如下操作：

①開啟氣泵，調(diào)節(jié)細沙的質(zhì)量，使滑塊處于靜止狀態(tài)，則砂桶和細沙的總質(zhì)量為________。

②在砂桶中再加入質(zhì)量為m的細沙，讓滑塊從P點由靜止開始運動。已知光電門記錄擋光片擋光的時間為，則滑塊通過Q點的瞬時速度為_____________。

（2）在滑塊從P點運動到Q點的過程中，滑塊的機械能增加量為=__________，沙桶和細沙的機械能減小量___________。在誤差允許的范圍內(nèi)，如果，則滑塊和沙桶和細沙組成的系統(tǒng)機械能守恒。

Answer 1

【答案】（1）①②（2）；

【解析】（1）①滑塊處于靜止狀態(tài)，在沿斜面方向上有，而繩子的拉力等于沙桶和細沙的總重力，故沙桶和細沙的總質(zhì)量為

②光電門的寬度非常窄，所以通過光電門的瞬時速度可近似等于通過光電門的平均速度，故通過Q點的瞬時速度為

（2）在滑塊從P點運動到Q點的過程中，滑塊的動能增加，重力勢能增加，則滑塊的機械能增加量為，沙桶和細沙重力勢能減小，動能增加，則沙桶和細沙機械能的減小量為