Question

【題目】某實驗小組的同學利用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，實驗時進行了如下的操作（滑輪的大小可忽略）：

①滑塊甲放在氣墊導軌上，滑塊乙穿在涂有潤滑劑的豎直桿上，調整氣墊導軌水平，氣墊導軌的適當位置放置光電門，實驗時記錄遮光條的擋光時間t；

②將兩滑塊由圖中的位置無初速釋放，釋放瞬間兩滑塊之間的細繩剛好水平拉直；

③測出兩滑塊甲、乙的質量M=0.20kg、m=0.10kg，當地重力加速度為g=9.80m/s2。

回答下列問題：

(1)如圖，用游標卡尺測得遮光條的寬度d=______cm；

(2)實驗小組在實驗時同時對以下物理量進行了測量，其中有必要的測量是_____（填序號）；

A.滑輪到豎直桿的距離L=0.60m

B.滑塊甲到滑輪的距離a=1.50m

C.物塊甲的遮光條到光電門的距離b=0.40m

(3)當遮光條通過光電門瞬間，滑塊乙速度的表達式為v乙=________________；

(4)若測量值t=_____s，在誤差允許的范圍內，系統的機械能守恒。（保留兩位有效數字）

Answer 1

【答案】0.420 AC 0.0020或2.0×10-3

【解析】

(1)[1]游標卡尺的讀數由主尺讀數和游標尺讀數組成，遮光條的寬度

d=4mm+4×0.05mm=4.20mm=0.420cm

(2)[2]本實驗驗證系統的機械能守恒，即系統減少的重力勢能等于系統增加的動能，研究滑塊甲運動到光電門的過程，系統減少的重力勢能

系統增加的動能

繩上的速度關系如圖

則有

故必要的測量為滑輪到豎直桿的距離L=0.60m，物塊甲的遮光條到光電門的距離b=0.40m，故AC正確，B錯誤。

故選AC。

(3)[3]利用極短時間內的平均速度表示瞬時速度，當遮光條通過光電門瞬間，滑塊甲速度

根據繩上的速度關系可知，滑塊乙的速度

(4)[4]由(2)的分析可知，系統機械能守恒，則滿足

解得

t=2.0×10-3s