氣墊導(dǎo)軌是一種常用的實驗儀器，它是利用氣泵將壓縮空氣通過導(dǎo)軌的眾多小孔高速噴出，在導(dǎo)軌與滑塊之間形成薄薄一層氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上．由于氣墊的摩擦力極小，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可很好地近似為沒有摩擦的運動．我們可以用固定在氣墊導(dǎo)軌上的光電門A、B和光電計時裝置，以及帶有I形擋光條的滑塊C、D來測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大小．已知I形擋光條的持續(xù)擋光寬度為L，實驗裝置如圖所示，采用的實驗步驟如下：
a．調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌底座螺母，觀察導(dǎo)軌上的氣泡儀，使導(dǎo)軌成水平狀態(tài)；
b．在滑塊C、D間放入一個輕質(zhì)彈簧，用一條橡皮筋捆綁箍住三者成一水平整體，靜置于導(dǎo)軌中部；
c．將光電門盡量靠近滑塊C、D兩端；
d．燒斷捆綁的橡皮筋，使滑塊C、D在彈簧作用下分離，分別通過光電門A、B；
e．由光電計時器記錄滑塊C第一次通過光電門A時I形擋光條持續(xù)擋光的時間tC，以及滑塊D第一次通過光電門B時I形擋光條持續(xù)擋光的時間tD．
（1）實驗中還應(yīng)測量的物理量是
滑塊C、D的質(zhì)量mC、mD
滑塊C、D的質(zhì)量mC、mD
；
（2）利用上述實驗數(shù)據(jù)寫出計算被壓縮彈簧的彈性勢能Ep的表達式
Ep=
1
2
mC(
L
tA
)2+
1
2
mD(
L
tB
)2
Ep=
1
2
mC(
L
tA
)2+
1
2
mD(
L
tB
)2
．
分析：由于要知道壓縮彈簧的彈性勢能，故需要知道物體的質(zhì)量，所以必須用天平分別測出滑塊C、D的質(zhì)量mC、mD．
根據(jù)能量守恒，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為兩滑塊勻速運動時的動能即Ep=
1
2
mCVC2+
1
2
mD vD2，利用位移與時間的關(guān)系求出vC和vD．
解答：解：（1）滑塊C、D來測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大小，所以要用天平分別測出滑塊C、D的質(zhì)量mC、mD；
（2）根據(jù)能量守恒，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為兩滑塊勻速運動時的動能
即Ep=
1
2
mCVC2+
1
2
mD vD2，
再由v=
x
t
得：vC=
L
tA
；vD=
L
tB

所以彈性勢能為
Ep=
1
2
mC(
L
tA
)2+
1
2
mD(
L
tB
)2
故答案為：滑塊C、D的質(zhì)量mC、mD；Ep=
1
2
mC(
L
tA
)2+
1
2
mD(
L
tB
)2
點評：讓學(xué)生掌握如何彈性勢能大小，除借助于動能定理來計算，也可以利用彈簧彈力是均勻變化，取彈力的平均值，從而運用功表達式來確定．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來探究碰撞中的不變量，實驗裝置如圖所示（彈簧的長度忽略不計），采用的實驗步驟如下：
a．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB．
b．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平．
c．在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止地放置在氣墊導(dǎo)軌上．
d．用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1．
e．按下電鈕放開卡銷，同時使分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作．當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下A、B分別到達C、D的運動時間t1和t2．
（1）實驗中還應(yīng)測量的物理量是
B的右端至D板的距離L2
B的右端至D板的距離L2
．
（2）利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，得出關(guān)系式
mA
L1
t1
-mB
L2
t2
=0
mA
L1
t1
-mB
L2
t2
=0
成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和，上式中算得的A、B兩滑塊的動量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因是
測量mA、mB、L1、L2、t1、t2時帶來的誤差；氣墊導(dǎo)軌不水平；滑塊與氣墊導(dǎo)軌間有摩擦
測量mA、mB、L1、L2、t1、t2時帶來的誤差；氣墊導(dǎo)軌不水平；滑塊與氣墊導(dǎo)軌間有摩擦
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）理想變壓器初、次級匝數(shù)比為55：9，初級接在u=311sinl00πtV的交流電源上，則與次級并聯(lián)的電壓表的讀數(shù)為
 
V，當(dāng)次級接上60Ω的電燈一盞時，變壓器輸入功率為
 
W．
（2）氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示（彈簧的長度忽略不計），采用的實驗步驟如下：
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A．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB；
B．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平；
C．在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止地放置在氣墊導(dǎo)軌上；
D．用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1．
E．按下電鈕放開卡銷，同時使分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作．當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下A、B分別到達C、D的運動時間t1和t2，本實驗中還應(yīng)測量的物理量是
 
，利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證動量守恒定律的表達式是
 
．
（3）在“測定金屬的電阻率的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖所示，用米尺測量金屬絲的長度l=0.810m，金屬絲的電阻大約為4Ω．先用伏安法測出金屬絲的電阻，然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率．精英家教網(wǎng)
①從圖中讀出金屬絲的直徑為
 
．
②在用伏安法測定金屬絲的電阻時，除被測的電阻絲外，還有如下供選擇的實驗器材：
直流電源：電動勢約4.5V，內(nèi)阻很�。�
電流表A1：量程0-0.6A，內(nèi)阻0.125Ω：
電流表A2：量程0～3.0A，內(nèi)阻0.025Ω；
電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻3kΩ；
滑動變阻器R1：最大阻值10Ω
滑動變阻器R2：最大阻值50Ω；開關(guān)、導(dǎo)線等．
在可供選擇的器材中，應(yīng)該選用的電流表是
 
，應(yīng)該選用的滑動變阻器是
 
．
③根據(jù)所選的器材，畫出實驗電路圖．
④若根據(jù)伏安法測出電阻絲的電阻為Rx=4.1Ω，則這種金屬材料的電阻率為
 
Ω?m．（保留二位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

氣墊導(dǎo)軌是一種常用的實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，這樣滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為與導(dǎo)軌間無摩擦，如題圖氣墊導(dǎo)軌的實驗裝置如圖甲所示，利用帶有豎直擋光片的滑塊，就可以完成許多力學(xué)實驗，光電計時器及其光電門的結(jié)構(gòu)如圖乙所示，a、b分別是光電門中彼此正對的激光發(fā)射和接收裝置。擋光片結(jié)構(gòu)如圖丙所示，兩擋光條之間的距離Δx很�。s2~3 cm）。當(dāng)擋光片的兩遮光部分從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示兩次開始擋光的時間，由此可以較準(zhǔn)確測量出擋光片的左右兩擋光條通過光電門的時間間隔Δt，這樣就可以表示出滑塊通過光電門時的速度。

利用氣墊導(dǎo)軌來驗證牛頓第二定律

（1）使用氣墊導(dǎo)軌來驗證牛頓第二定律時，首先通過調(diào)螺釘使氣墊導(dǎo)軌水平，其具體檢測導(dǎo)軌水平的方法可以是：                                                   ；

（2）若滑塊[包括擋光片]和砝碼[連接滑塊和砝碼的輕繩跨過導(dǎo)軌右端的光滑定定滑輪]的質(zhì)量分別為M和m（M＞m），滑塊從靜止釋放后，向右做勻加速運動，先后通過光電門1和2（兩光電門之間距離為x），結(jié)果光電門1和2的示數(shù)分別為Δt1和Δt2，滑塊上擋光片的兩擋光條間距為Δx，則滑塊通過光電門1時的速度v1=             ，通過光電門2時的速度v2=             。利用勻速直線運動的規(guī)律可求得滑塊運動的加速度a =         (用v1、v2、x表示)，則近似驗證牛頓第二定律的表達式為：                     ；（用M、m、a、g表示）

（3）本實驗的器材除氣墊導(dǎo)軌、天平、砝碼、滑塊[包括擋光片]和光電計時器之外，不僅需要器材用                測出兩光電門的間距x，還需要測出兩擋光條的間距Δx，為使測量盡可能精確，測Δx時應(yīng)使用的測量器材是                   ；

（4）若本實驗中近似驗證牛頓第二定律仍有誤差，其主要原因是：

                                                                         。

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科目：高中物理 來源：2010-2011學(xué)年黑龍江省齊齊哈爾市克山一中高三（上）第三次月考物理試卷（解析版） 題型：解答題

氣墊導(dǎo)軌是一種常用的實驗儀器，它是利用氣泵將壓縮空氣通過導(dǎo)軌的眾多小孔高速噴出，在導(dǎo)軌與滑塊之間形成薄薄一層氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上．由于氣墊的摩擦力極小，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可很好地近似為沒有摩擦的運動．我們可以用固定在氣墊導(dǎo)軌上的光電門A、B和光電計時裝置，以及帶有I形擋光條的滑塊C、D來測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大�。阎狪形擋光條的持續(xù)擋光寬度為L，實驗裝置如圖所示，采用的實驗步驟如下：
a．調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌底座螺母，觀察導(dǎo)軌上的氣泡儀，使導(dǎo)軌成水平狀態(tài)；
b．在滑塊C、D間放入一個輕質(zhì)彈簧，用一條橡皮筋捆綁箍住三者成一水平整體，靜置于導(dǎo)軌中部；
c．將光電門盡量靠近滑塊C、D兩端；
d．燒斷捆綁的橡皮筋，使滑塊C、D在彈簧作用下分離，分別通過光電門A、B；
e．由光電計時器記錄滑塊C第一次通過光電門A時I形擋光條持續(xù)擋光的時間tC，以及滑塊D第一次通過光電門B時I形擋光條持續(xù)擋光的時間tD．
（1）實驗中還應(yīng)測量的物理量是______；
（2）利用上述實驗數(shù)據(jù)寫出計算被壓縮彈簧的彈性勢能Ep的表達式______．

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