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题型:实验探究题 题类:常考题 难易度:普通

江苏省扬州市2019-2020学年高二下学期物理期末调研试卷

某实验小组利用如图所示装置验证动量守恒定律。图中水平气垫导轨上装有光电门C和D,滑块A、B静止放在导轨上,位置如图所示,A的右侧装有橡皮泥,B的左侧装有撞针,如果A与B相撞,两滑块会“粘”在一起。A滑块上方固定有遮光片,测出其宽度为d,光电门C、D分别连接着光电计时器(图中未画出),可以记录遮光片通过光电门的时间。

(1)、该实验方案中,下列说法正确的有______。
A、要调节气垫导轨,确保导轨水平 B、A的初始位置应尽可能靠近B C、遮光片的宽度适当窄一些有利于减小误差 D、A的质量一定要大于B的质量
(2)、测出A(含橡皮泥)的质量 、B(含撞针)的质量 ,给A一个向右的初速度,光电计时器记录了A的遮光片通过光电门C的时间为t1 , 通过D的时间为t2 , 若满足关系式(用题中所给物理量符号表示),则说明碰撞中A、B系统动量守恒。
(3)、若不测量遮光片的宽度,此方案(填“能”或“不能”)验证两滑块A、B在碰撞过程中动量是否守恒。
举一反三
如图,将气垫导轨水平放置做“验证动量守恒定律”实验。碰撞时难免有能量损失,只有当某个物理量在能量损失较大和损失较小的碰撞中都不变,它才有可能是我们寻找的不变量。

如图甲所示,用细线将两个滑块拉近,把弹簧压缩,然后烧断细线,弹簧弹开后落下,两个滑块由静止向相反方向运动。如图乙所示,在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架,可以得到能量损失很小的碰撞。在滑块的碰撞端粘橡皮泥,可以增大碰撞时的能量损失。如果在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥,碰撞时撞针插入橡皮泥中,使两个滑块连成一体运动,这样的碰撞中能量损失很大。

若甲、乙、丙图中左侧滑块和右侧滑块的质量都为m,两遮光片的宽度都为d,光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。

状态

左侧光电门

右侧光电门

甲图

装置

碰前

碰后

T1

T2

乙图

装置

碰前

T3

碰后

T4

丙图

装置

碰前

T3

碰后

T6

a.根据实验数据,若采用乙图装置,碰后右侧滑块第一次通过光电门计时装置记录的挡光片挡光时间为T4。若采用丙图装置,碰后右侧滑块第一次通过光电门计时装置记录的挡光片挡光时间为T6。通过实验验证了这两次碰撞均遵守动量守恒定律,请你判断T4和T6的关系应为T4{#blank#}1{#/blank#}T6(选填“>”、“<”或“=”)。 

b.利用图甲所示的实验装置能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小{#blank#}2{#/blank#}?如果可以,请根据实验中能够测出的物理量写出表达式{#blank#}3{#/blank#}。

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