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题型:实验探究题 题类:常考题 难易度:普通

江苏省无锡市2021届高三上学期物理期中调研考试试卷

某同学欲采用气垫导轨和光电计时器等器材进行“验证动量守恒定律”的实验。实验装置如图所示,下面是实验的主要步骤:

①测得A和B两滑块上遮光片的宽度均为d;

②安装好气垫导轨和光电门,向气垫导轨通入压缩空气,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;

③利用固定在气垫导轨两端的弹射装置,使滑块A、B分别向左和向右运动,测出滑块A、B在碰撞前经过光电门过程中挡光时间分别为Δt1和Δt2

④观察发现滑块A、B碰撞后通过粘胶粘合在一起,且运动方向与滑块A碰撞前运动方向相同。

(1)、为验证滑块A、B碰撞过程中动量守恒,除了上述已知条件外,还必须要测量的物理量有(________)
A、A,B两滑块(包含遮光片)的质量m1、m2 B、两个光电门之间的距离L C、碰撞后滑块B再次经过光电门b时挡光时间Δt D、碰撞后滑块A再次经过光电门a时挡光时间
(2)、为了验证滑块A、B碰撞过程中动量守恒,请用上述实验过程测出的相关物理量,表示需要验证的关系式是:
(3)、有同学认为利用此实验装置还能计算碰撞过程中损失的机械能。请用上述实验过程测出的相关物理量,表示出A、B系统在碰撞过程中损失的机械能
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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