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  • 1. (2023高三下·肇庆模拟) 某兴趣小组的同学计划“验证机械能守恒定律”。装置如图甲所示,水平桌面上放有倾角为的气垫导轨,气垫导轨上安装有连接数字计时器的光电门,气垫导轨左端固定一原长为的弹簧,通过细线与带有遮光条的滑块相连。设计了以下步骤进行实验:

    A.测出气垫导轨的倾角、弹簧劲度系数、弹簧原长、滑块质量、遮光条宽度、重力加速度 , 按照图甲所示组装好实验装置;

    B.将滑块拉至气垫导轨某一位置固定,测出此时滑块上的遮光条到光电门的距离以及弹簧长度 , 要求从此位置释放滑块,可使滑块运动到光电门时细线已经弯曲。

    C.由静止释放滑块,滑块在拉力作用下运动,测出滑块上遮光条通过光电门的时间为

    D.将滑块拉至不同的位置,重复B、C步骤多次,并记录每次对应实验数据。

    根据所测物理量可以得到每次实验中滑块重力势能、弹性势能、动能之间的关系,从而验证机械能守恒。

    1. (1) 根据实验中测出的物理量,可得到滑块从静止释放运动到光电门过程中重力势能减小量为
    2. (2) 根据实验中测出的物理量也可得到滑块到达光电门时的动能,若“在弹性限度内,劲度系数为的弹簧,形变量为时弹性势能为”的说法正确,不考虑空气阻力影响,要说明整个运动过程系统机械能守恒;需满足的关系式为
    3. (3) 若考虑到空气阻力影响,实验过程中得到的小车重力势能减小量与弹簧弹性势能减小量总和(填“大于”“小于”或“等于”)小车动能增量。

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