- 二一组卷

题型：实验探究题题类：难易度：普通

广东省深圳市7校联考2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题

如图甲所示是“验证动量守恒定律”的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上均固定一相同的竖直遮光条。

（1）用螺旋测微器测量滑块上的遮光条宽度，测量结果如图乙所示，读数为 d=mm。

（2）实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2 的时间。为使导轨水平，可调节 Q使轨道右端（填“升高”或“降低”）一些。

（3）测出滑块A和遮光条的总质量为m_A ，滑块B和遮光条的总质量为m_B ，将滑块B静置于两光电门之间，将滑块A 静置于光电门1右侧，推动滑块A，使其获得水平向左的初速度，经过光电门1后与滑块 B 发生碰撞且被弹回，再次经过光电门1。光电门1先后记录的挡光时间分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，光电门2记录的挡光时间为 $\text{[math]}$ ，实验中两滑块的质量应满足 m_Am_B（填“>”“<”或“=”）。

（4）滑块 A、B碰撞过程中，若表达式成立，则可验证动量守恒定律成立；若表达式成立，则此碰撞为弹性碰撞。（均用题中所给物理量字母符号表示）

举一反三

“验证动量守恒定律”的实验装置如图所示．让质量为m₁的A小球从斜面上某处自由滚下与静止在支柱上质量为m₂的B小球发生对心碰撞，则：

在“探究碰撞中的不变量”实验中，某同学利用气垫导轨，结合光电门来研究碰撞前后的不变量。如图所示，滑块上面的遮光片宽度为2.00cm，滑块1的质量为120g，滑块2的质量为220g。他先让滑块2静止放置在两个光电门之间，滑块1向右碰撞滑块2，碰撞后滑块1反弹，滑块2向右通过光电门，其中光电门1显示的两个时间先后分别为 $\text{[math]}$ 0.034s和 $\text{[math]}$ 0.144s，光电门2显示的时间 $\text{[math]}$ 0.050s，则碰撞后的滑块1和滑块2总动量的大小为{#blank#}1{#/blank#}kg·m/s（结果保留两位有效数字）。

某实验小组用图甲实验装置探究合力做功与动能变化的关系。铁架台竖直固定放置在水平桌面上，长木板一端放置在水平桌面边缘P处，另一端放置在铁架台竖直铁杆上，使长木板倾斜放置，长木板P处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时的挡光时间。实验步骤是：

①用游标卡尺测出滑块的挡光宽度L，用天平测量滑块的质量m。

②平衡摩擦力：以木板放置在水平桌面上的P处为轴，调节长木板在铁架台上的放置位置，使滑块恰好沿木板向下做匀速运动。在铁架台竖直杆上记下此位置Q₁ ，用刻度尺测出Q₁到水平面的高度H。

③保持P位置不变，长木板一端放置在铁架台竖直杆Q₂上。用刻度尺量出Q₁Q₂的距离h₁ ，将滑块从Q₂位置由静止释放，由光电门计时器读出滑块的挡光时间t₁。

④保持P位置不变，重新调节长木板一端在铁架台上的放置位置，重复步骤③数次。

Ⅰ.滑块沿长木板由Q₂运动到P的过程中，用测量的物理量回答下列问题(重力加速度已知为g)：

如图所示为实验室中《验证动量守恒定律》的实验装置示意图。

小明同学用气垫导轨装置验证动量守恒定律，如图所示。其中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为两个光电门，它们与数字计时器相连。两个滑块A、B（包含挡光片）质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，当它们通过光电门时，计时器可测得挡光片挡光的时间。

（1）在正确操作的情况下，先调节气垫导轨水平，单独将A放在 $\text{[math]}$ 的右侧，然后向左轻推一下A，直到它通过光电门 $\text{[math]}$ 的时间{#blank#}1{#/blank#}（填“大于”、“等于”、“小于”）它通过光电门 $\text{[math]}$ 的时间；

（2）将B静置于两光电门之间，A置于光电门 $\text{[math]}$ 右侧，用手轻推一下A，使其向左运动，与B发生碰撞，观察到滑块A两次通过光电门 $\text{[math]}$ 记录的挡光时间分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，滑块B通过光电门 $\text{[math]}$ 记录的挡光时间为 $\text{[math]}$ ，已知两挡光片宽度相同，若 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 在误差允许范围内满足{#blank#}2{#/blank#}（写出关系式，用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示）则可验证动量守恒定律；若 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 在误差允许范围内还满足另一个关系式{#blank#}3{#/blank#}（用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示）则说明A、B发生的是弹性碰撞。

如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律。图中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。先将A球多次从斜轨上P位置静止释放，找到其平均落点E。然后，把半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上P位置静止释放，两球相碰，重复多次，分别确定碰后A球和B球的平均落点D和F。测得A球的质量为m_A ， B球的质量为m_B ，且m_A>m_B。

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