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高中物理
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1.
(2022高一下·南充期末)
某实验小组验证动能定理的实验装置如图甲,水平桌面上固定一气垫导轨,在气垫导轨上固定A、B两个光电门,一质量为M的滑块(含遮光条)通过细绳跨过光滑的轻质定滑轮与一个砂桶相连,桶中装有砂子,桶和砂的总质量为m,用d表示遮光条的宽度,通过光电计时器可以测量出遮光条通过A、B两个光电门的时间分别为
、
, A、B两个光电门之间的距离为x,忽略导轨与滑块之间的摩擦力,用g表示重力加速度。
(1) 滑块从A运动到B的过程中,滑块动能的增量
(用题中的字母表示),在满足m远小于M的条件下,可以近似认为细绳的拉力等于桶和砂的总重力,即细绳对滑块做的总功为
(用题中的字母表示),只需验证总功与动能的增量在误差允许的范围内是否相等即可;
(2) 实验过程中,无论怎样改变参数,细绳对滑块的拉力实际上并不等于mg,所以总功始终要略大于动能的增加量,这种误差属于
(选填“系统误差”或“偶然误差”);
(3) 鉴于第(2)问中的误差对本实验的影响,有同学建议将实验装置调整为如图乙所示,砂桶中重新装上适量的砂,桶和砂总质量为
, 在气垫导轨下垫上木块,调整导轨的倾角,让滑块恰好能够静止在导轨上,然后剪断细绳,滑块开始加速下滑,下滑过程中M受到的合力为
(用题中的字母表示),此时
满足
远小于
的条件(选填“需要”或“不需要”)。
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