题目

某同学利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。一倾斜导轨与水平桌面的夹角为 ， 导轨底端P点有一带挡光片的滑块，滑块和挡光片的总质量为M，挡光片的宽度为b，滑块与沙桶由跨过轻质光滑定滑轮的细绳相连，滑块与导轨间的摩擦可忽略，导轨上的Q点处固定一个光电门。挡光片到光电沙桶门的距离为d，重力加速度为g。 （1） 实验时，该同学进行了如下操作： ①调节细沙的质量，使滑块和沙桶恰好处于静止状态，则沙桶和细沙的总质量为；（用已知物理量和字母表示） ②在沙桶中再加入质量为的细沙，让滑块从P点由静止开始运动，已知光电门记录挡光片挡光的时间为 ， 则滑块通过Q点时的瞬时速度为；（用已知物理量和字母表示） （2） 在滑块从P点运动到Q点的过程中，滑块的机械能增加量。沙桶和细沙的机械能减少量；（均用已知物理量和字母表示） 若在误差允许的范围内， ， 则机械能守恒定律得到验证。 答案： 【1】Msinθ【2】bΔt 【1】12M(bΔt)2+Mgdsinθ【2】(Msinθ+Δm)gd−12(Msinθ+Δm)(bΔt)2

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