
某实验小组利用斜轨法验证机械能守恒定律,根据已有器材,设计了以下实验,查得当地的重力加速度为g。
实验装置如图所示,操作步骤如下:
A.接通气泵,将带有遮光条的小滑块轻放在气垫导轨上,调节导轨至水平;
B.将光电门装在左支脚的正上方;
C.用游标卡尺量出遮光条的宽度d,用刻度尺量出导轨两个支脚之间的距离L;
D.缓慢调整右支脚,使右支脚变高,测出左、右支脚的高度差为;
E.在气垫导轨右支脚正上方由静止释放小滑块,从数字计时器读出遮光条通过光电门的时间;
F.将光电门沿导轨往右支脚的方向移动x;
G.重新在气垫导轨右支脚正上方由静止释放小滑块,从数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t。
(1)导轨两个支脚之间的距离 cm。
(2)若小滑块与遮光条的总质量为m,则在步骤E中,它们从初始位置至光电门这一过程减少的重力势能 ,通过光电门时的动能
。(用题中所给字母表示)
(3)若要符合机械能守恒定律的结论,小组成员以x为纵坐标,为横坐标作出的图像应该是 (填“线性”或“非线性”)图像。若你认为
是线性图像,请在下列横线中用题中所给字母写出其斜率大小,若你认为
是非线性图像,请简述你的理由: 。
【答案】(1)65.0 (3分) (2) (3分)
(3分)
(3) 线性 (3分) (3分)
【详解】(1)导轨两个支脚之间的距离。
(2)它们从初始位置至光电门这一过程减少的重力势能
小滑块与遮光条通过光电门时的速度
则小滑块与遮光条通过光电门时的动能
(3)导轨倾角的正弦值
初末位置的高度差
由系统机械能守恒得
即
可得
小组成员以x为纵坐标,为横坐标作出的图像应该是线性图像,即
所以斜率大小为。
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