[题目]某实验小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律及求得当地的重力加速度.实验装置如图甲所示.气垫导轨水平固定在水平桌面上.导轨A点处有一带遮光条的滑块.其总质量为M.遮光条的宽度为d.左端通过跨过轻质光滑定滑轮的细线与一质量为m的钩码相连.连接滑块的细线与导轨平行.导轨上B点处固定一光电门.可以测得遮光条经过光电门时的挡光时间t.遮光条到光电门的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】某实验小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律及求得当地的重力加速度。实验装置如图甲所示。气垫导轨水平固定在水平桌面上，导轨A点处有一带遮光条的滑块，其总质量为M，遮光条的宽度为d，左端通过跨过轻质光滑定滑轮的细线与一质量为m的钩码相连，连接滑块的细线与导轨平行，导轨上B点处固定一光电门，可以测得遮光条经过光电门时的挡光时间t，遮光条到光电门的距离为L（L小于钩码到地面的距离），已知当地重力加速度为g。

（1）若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A点运动至光电门的过程中，滑块、遮光条与钩码组成的系统重力势能的减少量可表示为__________，动能的增加量可表示为__________。若代入测量数据在误差允许的范围内相等，则验证了系统机械能守恒。

（2）若某同学实验中测得遮光条的宽度d＝0.50 cm，m＝50 g，M＝150 g，多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A点）由静止开始滑动，测量相应的L与t值，作出图象如图乙所示，则当地的重力加速度g＝__________m／s2。

【答案】 9.75

【解析】

(1)[1][2] 系统重力势能的减少量即钩码重力势能减少量mgL，动能的增加量等于滑块与钩码的总动能

(2)[3] 由系统机械能守恒定律

整理得

由图象可得：斜率

结合两式，有

解得：

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A.A、B在t1时刻分离，此时弹簧弹力恰好为零

B.弹簧恢复的原长时，物体B的速度达到最大值

C.外力施加的瞬间，A、B间的弹力大小为M（g+a）

D.B与弹簧组成的系统的机械能先逐渐减小，后保持不变

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（1）求刚进入第1磁场区域时金属棒的感应电流大小和方向；

（2）求金属棒穿出第1个磁场区域时的速度；

（3）求金属棒在穿过2019个磁场区域过程中产生的热量；

（4）求金属棒从静止开始到穿过2019个磁场区域的时间。

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