1、实验题专练(1)1.(2019山东济南模拟)为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量),某同学选取了两个材质相同、体积不等的立方体滑块A和B,按下述步骤进行实验:步骤1:在A、B的相撞面分别装上橡皮泥,以便二者相撞以后能够立刻结为整体;步骤2:安装好实验装置如图甲,铝质轨道槽的左端是倾斜槽,右端是长直水平槽。倾斜槽和水平槽由一小段圆弧连接,轨道槽被固定在水平桌面上,在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机;步骤3:让滑块B静置于水平槽的某处,滑块A从斜槽某处静止释放,同时开始频闪拍摄,直到A、B停止运动,得到一幅多次曝光的数码照片;步骤4:多次重复步骤3,得到多幅照片,挑出其中最
2、理想的一幅,打印出来,将刻度尺紧靠照片放置,如图乙所示。甲乙(1)由图分析可知,滑块A与滑块B碰撞发生的位置。在P5、P6之间在P6处在P6、P7之间(2)为了探究碰撞中动量是否守恒,需要直接测量或读取的物理量是。A、B两个滑块的质量m1和m2滑块A释放时距桌面的高度频闪照相的周期照片尺寸和实际尺寸的比例照片上测得的s45、s56和s67、s78照片上测得的s34、s45、s56和s67、s78、s89滑块与水平槽间的动摩擦因数写出验证动量守恒的表达式。答案(1)(2)m1(s45+2s56-s34)=(m1+m2)(2s67+s78-s89)解析(1)由图可知s12=3.00 cm,s23=
3、2.80 cm,s34=2.60 cm,s45=2.40 cm,s56=2.20 cm,s67=1.60 cm,s78=1.40 cm,s89=1.20 cm。根据匀变速直线运动的特点可知A、B相撞的位置在P6处。(2)为了探究A、B相撞前后动量是否守恒,就要得到碰撞前后的动量,所以要测量A、B两个滑块的质量m1、m2和碰撞前后的速度。设照相机拍摄时间间隔为T,则P4处的速度为v4=s34+s452T,P5处的速度为v5=s45+s562T,因为v5=v4+v62,所以A、B碰撞前A在P6处的速度为v6=s45+2s56-s342T;同理可得碰撞后AB在P6处的速度为v6=2s67+2s78-
4、s892T。若动量守恒则有m1v6=(m1+m2)v6,整理得m1(s45+2s56-s34)=(m1+m2)(2s67+s78-s89)。因此需要测量或读取的物理量是。2.(2019四川第二次“联测促改”)某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系,做了如下实验:如图所示,将白纸固定在制图板上,橡皮筋一端固定在O点,另一端A系一小段轻绳(带绳结);将制图板竖直固定在铁架台上。将质量为m=100 g的钩码挂在绳结上,静止时描下橡皮筋下端点的位置A0;用水平力拉A点,使A点在新的位置静止,描下此时橡皮筋下端点的位置A1;逐步增大水平力,重复5次。取下制图板,量出A1、A2、各点到O的距离l1、l2、
5、量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角1、2、在坐标纸上作出1cos-l的图像如图。完成下列填空:(1)已知重力加速度为g,当橡皮筋与OA0间的夹角为时,橡皮筋所受的拉力大小为(用g、m、表示)。(2)取g=10 m/s2,由图可得橡皮筋的劲度系数k=N/m,橡皮筋的原长l0=m。答案(1)mgcos(2)1000.21解析(1)橡皮筋拉力沿竖直方向的分力大小等于钩码重力,F cos =mg,F=mgcos。(2)根据胡克定律,F=k(l-l0),F=mgcos,联立解得1cos=kmgl-kl0mg,斜率为1.6-1(22.6-22.0)10-2 m-1=kmg,解得k=100 N/m;由题图可知,橡皮筋的原长l0=0.21 m。
