Question

（10分）某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。

⑴实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的
Δt₁   Δt₂（选填“＞”、“=”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平。
⑵用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d =   mm。
⑶滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连，钩码Q的质量为m。将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若Δt₁、Δt₂和d已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出   和   （写出物理量的名称及符号）。
⑷若上述物理量间满足关系式     ，则表明在上述过程中，滑块和砝码组成的系统机械能守恒。

Answer 1

（1）t₁=t₂（2分）（2）5.0mm （2分）（3） 滑块质量M，两光电门间距为L （各2分）
（4） mgL=   （2分）

解析试题分析：滑块匀速运动时，遮光条遮光时间相等，表面气垫导轨已经调水平。游标卡尺读数为5.00mm。验证滑块和砝码组成系统机械能守恒定律，许需测量滑块质量M，两光电门间距为L。滑块通过两光电门时的速度分别为和 ，系统重力势能减少量等于动能增加量，则表面机械能守恒，有关系式mgL=。
考点：本题考查光电门测量速度与验证机械能守恒定律实验。