图甲是验证机械能守恒定律的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，滑块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行．（1）用游标卡尺测得遮光条的宽度

Question

图甲是验证机械能守恒定律的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，滑块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连，细线与导轨平行．
（1）用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为___mm．
（2）在调整气垫导轨水平时，滑块不挂钩码和细线，接通气源后，给滑块一个初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间．为使气垫导轨水平，可采取的措施是___．
A．调节P使轨道左端升高一些                        B．调节P使轨道左端降低一些
C．遮光条的宽度应适当大一些                       D．滑块的质量增大一些
（3）正确进行实验操作，测出滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m，遮光条的宽度用d表示，已知重力加速度为g．现将滑块从图示位置由静止释放．
①若滑块经过光电门2时钩码未着地，测得两光电门中心间距L，由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t₁、t₂，则验证机械能守恒定律的表达式是___．
②若滑块经过光电门2时钩码已着地，为验证机械能守恒定律，已测得钩码初始位置离地的高度h，还需测量的一个物理量是___．

Answer 1

（1）游标卡尺主尺读数为1.3cm=13mm，游标尺上第8个刻度与主尺上某一刻度对齐，
则游标读数为8×0.05=0.40mm，
所以最终读数为：13mm+0.40m=13.40mm；
（2）不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间．说明滑块做减速运动，也就是左端高，右端低．所以实施下列措施能够达到实验调整目标的是调节P使轨道左端降低一些，或调节Q使轨道右端升高一些，故B正确，ACD错误．
故选：B．
（3）由于遮光条通过光电门的时间极短因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度，因此滑块经过光电门时的瞬时速度为，那么滑块经过光电门1的瞬时速度为：v₁=(d)/(t1)；
滑块经过光电门2的瞬时速度为：v₂=(d)/(t2)；
根据实验原理可知，该实验中需要比较重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可判断机械能是否守恒，故需要测量的物理量为：滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离L，滑块的质量M．
钩码和滑块所组成的系统为研究对象，其重力势能的减小量为：△E_p=mgL，
系统动能的增量为：△E_k=(1)/(2)（m+M）（(d2)/(t22)-(d2)/(t21)）；
因此只要比较二者是否相等，即可验证系统机械能是否守恒．
则为：mgL=(1)/(2)（m+M）（(d2)/(t22)-(d2)/(t21)）；
②若滑块经过光电门2时钩码已着地，为验证机械能守恒定律，已测得钩码初始位置离地的高度h，
结合以上的实验原理，还需测量的一个物理量是遮光条通过光电门2的时间．
故答案为：（1）13.40；（2）B；（3）①mgL=(1)/(2)（m+M）（(d2)/(t22)-(d2)/(t21)）；②遮光条通过光电门2的时间．