Question

【題目】某研究性學習小組利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖甲所示，當氣墊導軌左側工作時導軌兩側噴出的氣體使滑塊懸浮在導軌上方，滑塊運動時與導軌間的阻力可忽略不計．在氣墊導軌上相隔一定距離L的兩處安裝兩個光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，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變化的圖線．

（1）當采用圖甲的實驗裝置進行實驗時，下列說法中正確的是
A.滑塊P機械能守恒
B.鉤碼Q機械能守恒
C.在實驗誤差允許的范圍內，滑塊P和鉤碼Q組成的系統機械能守恒
D.以上三種說法都正確
（2）實驗前，接通電源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導軌上，輕推滑塊，當圖乙中的△t1△t2（選填“＞”“=”或“＜”）時，說明氣墊導軌已經水平．
（3）滑塊P用跨過氣墊導軌左端的定滑輪的細線與質量為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象如圖乙所示，若△t1、△t2、遮光條寬度d、AB間距為L、滑塊質量M、鉤碼質量m已知，若上述物理量間滿足關系式 ， 則表明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統機械能守恒．

Answer 1

【答案】
（1）C
（2）=
（3）mgL= （M+m）（ ）2﹣ （M+m）（ ）2
【解析】解：（1）當采用圖甲的實驗裝置進行實驗時，滑塊P和鉤碼Q組成的系統，忽略阻力的影響，在實驗誤差允許的范圍內，機械能守恒，故C正確，ABD錯誤；（2）輕推滑塊，放手使其自由滑動，遮光條經過光電傳感器A、B時間相同，說明滑塊勻速運動，氣墊導軌已經水平．即△t1、△t2間滿足△t1=△t2關系，則說明氣墊導軌已經水平．（3）設滑塊質量為M，兩光電門AB間距為L，依據給定的連接方式可知，比較鉤碼重力勢能的減小與滑塊和鉤碼動能的增加之間的關系，即：mgL= （M+m）（ ）2﹣ （M+m）（ ）2 ，
則表明在滑塊和砝碼的運動過程中，系統的機械能守恒．
所以答案是：（1）C；（2）=；（3）mgL= （M+m）（ ）2﹣ （M+m）（ ）2 ．