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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。①在P5、P6之间②在P6处③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。①A、B两个滑块的质量m1和m2②滑块A释放时距桌面的高度③频闪照相的周期④照片尺寸和实际尺寸的比例⑤照片上测得的s45、s56和s67、s78⑥照片上测得的s34、s45、s56和s67、s78、s89⑦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(2)①⑥m1(s45+2s56-s34)=(m1+m2)(2s67+s78-s89)解析(1)由图可知s12=3.00cm,s23=2.80cm,s34=2.60cm,s45=2.40cm,s56=2.20cm,s67=1.60cm,s78=1.40cm,s89=1.20cm。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=2,P5处的速度为v5=2,因为v5=2,所以A、B碰撞前A在P6处的速度为v6=2-2;同理可得碰撞后AB在P6处的速度为v6'=22-2。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①⑥。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:①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。②将质量为m=100g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。③取下制图板,量出A1、A2、…各点到O的距离l1、l2、…量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角α1、α2、…④在坐标纸上作出1-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α时,橡皮筋所受的拉力大小为(用g、m、α表示)。(2)取g=10m/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)(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,Fα=mg,F=。(2)根据胡克定律,F=k(l-l0),F=,联立解得1=l-,斜率为1-1(22-22)1-2m-1=,解得k=100N/m;由题图可知,橡皮筋的原长l0=0.21m。