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题型:实验探究题 题类:常考题 难易度:普通

山西省运城市2019-2020学年高二下学期物理期末测试试卷

气垫导轨是常用的一种实验仪器,它利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。现用带竖直挡板的气垫导轨和带有挡光片的滑块1和2验证动量守恒定律,实验装置如图甲所示,实验步骤如下:

a.用天平分别测出滑块1、2的质量m1、m2

b.用游标卡尺测出滑块1、2上的挡光片的宽度d1、d2

c.调整气垫导轨,使导轨处于水平;

d.在滑块1、2间放入一个被压缩的轻弹簧(图中未画出),用电动卡销锁定,静止放置在两光电门之间的气垫导轨上;

e.按下电钮,松开卡销,记录滑块1通过光电门1的挡光时间t1以及滑块2通过光电门2的挡光时间t2

(1)、实验中测量的挡光片的宽度d1如图乙所示,则d1=mm。
(2)、滑块到达光电门2时的速度大小为(用对应物理量的符号表示)。
(3)、利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式为(用对应的物理量的符号表示)。
举一反三

如图1所示,用“碰撞实验器“可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系:

先安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O.

接下来的实验步骤如下:

步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置;

步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置;

步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.

①对于上述实验操作,下列说法正确的是{#blank#}1{#/blank#}

A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下

B.斜槽轨道必须光滑

C.斜槽轨道末端必须水平

D.小球1质量应大于小球2的质量

②上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量有{#blank#}2{#/blank#}.

A.A、B两点间的高度差h1

B.B点离地面的高度h2

C.小球1和小球2的质量m1、m2

D.小球1和小球2的半径r

③当所测物理量满足表达式{#blank#}3{#/blank#}(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.如果还满足表达式{#blank#}4{#/blank#}(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞时无机械能损失.

④完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改造,如图2所示.在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接.使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下,重复实验步骤1和2的操作,得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′.用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l1、l2、l3 . 则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为{#blank#}5{#/blank#}(用所测物理量的字母表示).

某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验;气垫导轨装置如图所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成.

下面是实验的主要步骤:

①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;

②向气垫导轨通入压缩空气;

③接通光电计时器;

④把滑块2静止放在气垫导轨的中间;

⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;

⑥释放滑块1,滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞,碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2,两滑块通过光电门后依次被制动;

⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块1通过光电门1的挡光时间△t1=10.01ms,通过光电门2的挡光时间△t2=49.99ms,滑块2通过光电门2的挡光时间△t3=8.35ms;

⑧测出挡光片的宽度d=5mm,测得滑块1(包括撞针)的质量为ml=300g,滑块2(包括弹簧)质量为m2=200g;

数据处理与实验结论:

①实验中气垫导轨的作用是{#blank#}1{#/blank#}

②碰撞前滑块l的速度vl为{#blank#}2{#/blank#} m/s;碰撞后滑块1的速度v2为{#blank#}3{#/blank#} m/s;滑块2的速度v3为{#blank#}4{#/blank#} m/s;(结果保留两位有效数字)

③在误差允许的范围内,通过本实验,同学们可以探究出哪些物理量是不变的?通过对实验数据的分析说明理由.(至少回答2个不变量).

a.{#blank#}5{#/blank#} b.{#blank#}6{#/blank#}.

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