Question

（10分）某研究性學習小組利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖甲所示。在氣墊導軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數據后與計算機相連。滑塊在細線的牽引下向左加速運動，遮光條經過光電傳感器A、B時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖象。

⑴實驗前，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導軌上，輕推滑塊，當圖乙中的
Δt₁   Δt₂（選填“＞”、“=”或“＜”）時，說明氣墊導軌已經水平。
⑵用游標卡尺測遮光條寬度d，測量結果如圖丙所示，則d =   mm。
⑶滑塊P用細線跨過氣墊導軌左端的定滑輪與鉤碼Q相連，鉤碼Q的質量為m。將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機得到的圖象如圖乙所示，若Δt₁、Δt₂和d已知，要驗證滑塊和砝碼組成的系統機械能是否守恒，還應測出   和   （寫出物理量的名稱及符號）。
⑷若上述物理量間滿足關系式     ，則表明在上述過程中，滑塊和砝碼組成的系統機械能守恒。

Answer 1

（1）t₁=t₂（2分）（2）5.0mm （2分）（3） 滑塊質量M，兩光電門間距為L （各2分）
（4） mgL=   （2分）

解析試題分析：滑塊勻速運動時，遮光條遮光時間相等，表面氣墊導軌已經調水平。游標卡尺讀數為5.00mm。驗證滑塊和砝碼組成系統機械能守恒定律，許需測量滑塊質量M，兩光電門間距為L。滑塊通過兩光電門時的速度分別為和 ，系統重力勢能減少量等于動能增加量，則表面機械能守恒，有關系式mgL=。
考點：本題考查光電門測量速度與驗證機械能守恒定律實驗。