【题目】气垫导轨是常用的一种实验仪器。 它是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。 我们可以用带竖直挡板 C 和 D 的气垫导轨以及滑块 A 和 B 来验证动量守恒定律,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计),采用的实验步骤如下:
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a.用天平分别测出滑块 A、B 的质量
、
。
b.调整气垫导轨,使导轨处于水平。
c.在 A 和 B 间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上。
d.用刻度尺测出 A 的左端至 C 板的距离
。
c.按下电钮放开卡销,同时使分别记录滑块 A、B 运动时间的计时器开始工作。 当 A、B 滑块分别碰撞 C、D 挡板时停止计时,记下 A、B 分别到达 C、D 的运动时间
和
。
(1)实验中还应测量的物理量是____________。
(2)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是________,上式中算得的
A、B 两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因可能是_______(至少写出两点)
(3)利用上述实验数据是否可以测出被压缩弹簧的弹性势能的大小?__________(填“可
以”或“不可以”)
【答案】(1)B的右端至D板的距离L2;(2)
;测量时间、距离、质量等存在误差,由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差。(学生只要答对其中两点即可)(3)可以。
【解析】试题分析:(1)因系统水平方向动量守恒即mAvA-mBVB=0,由于系统不受摩擦,故滑块在水平方向做匀速直线运动故有
,
,
即
.
所以还要测量的物理量是:B的右端至D板的距离L2.
(2)由(1)分析可知验证动量守恒定律的表达式是
.
产生误差的原因是测量mA、mB、L1、L2、t1、t2时带来的误差;气垫导轨不水平;滑块与气垫导轨间有摩擦.
(3)能测出被压缩弹簧的弹性势能的大小.根据能量守恒定律被压缩弹簧的弹性势能Ep=
mAVA2+
mBvB2,将
,
,代入上式得
.