Question

【題目】如圖所示，氣墊導(dǎo)軌上滑塊的質(zhì)量為M，鉤碼的質(zhì)量為m，遮光條寬度為d，兩光電門(mén)間的距離為L，氣源開(kāi)通后滑塊在牽引力的作用下先后通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間為△t1和△t2．當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度�?/span>g

（1）若光電計(jì)時(shí)器還記錄了滑塊從光電門(mén)1到光電門(mén)2的時(shí)間△t，用上述裝置測(cè)量滑塊加速度，加速度的表達(dá)式為_____（用所給的物理量表示）。

（2）用上述裝置探究滑塊加速度a與質(zhì)量M及拉力F的關(guān)系時(shí)，要用鉤碼重力代替繩子的拉力，則m與M之間的關(guān)系應(yīng)滿(mǎn)足關(guān)系_____；

（3）若兩光電門(mén)間的距離為L，用上述裝置驗(yàn)證系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能守恒。滑塊從光電門(mén)1運(yùn)動(dòng)到光電門(mén)2的過(guò)程中，滿(mǎn)足關(guān)系式_____時(shí)（用所給的物理量表示），滑塊和鉤碼系統(tǒng)機(jī)械能守恒。正常情況下，在測(cè)量過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量總是_____（填“大于”“等于”或“小于”）鉤碼重力勢(shì)能的減少量。

Answer 1

【答案】 m＜＜M 小于

【解析】

（1）根據(jù)遮光板通過(guò)光電門(mén)的速度可以用平均速度代替得：

滑塊通過(guò)第一個(gè)光電門(mén)時(shí)的速度：

滑塊通過(guò)第二個(gè)光電門(mén)時(shí)的速度：

滑塊的加速度：

（2）當(dāng)滑塊質(zhì)量M遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量m 時(shí)，細(xì)線中拉力近似等于鉤碼重力。

（3）通過(guò)光電門(mén)1時(shí)的速度v1，通過(guò)光電門(mén)1時(shí)的速度v2，兩光電門(mén)間的距離L，在這個(gè)過(guò)程中，減少的重力勢(shì)能能：△Ep=mgL，增加的動(dòng)能為：（M+m）v22﹣（M+m）v12

需要驗(yàn)證的是：△Ep=△Ek代入得：

mgL=（M+m）v22﹣（M+m）v12

即，

正常情況下，由于阻力作用，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量總是小于鉤碼重力勢(shì)能的減少量。