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实验题标准练(三)
第一部分 题型突破练
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13.(6分)图甲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。
甲
(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示,其读数为_____________mm。
乙
(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,使它从轨道左端向右运动,发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间。为使导轨水平,可调节Q使轨道右端______________(选填“升高”或“降低”)一些。
(3)测出滑块A和遮光条的总质量为mA,滑块B和遮光条的总质量为mB,遮光条的宽度用d表示。将滑块A静置于两光电门之间,将滑块B静止于光电门2右侧,推动B,使其获得水平向左的速度,经过光电门2并与A发生碰撞且被弹回,再次经过光电门2。光电门2先后记录的挡光时间为Δt1、Δt2,光电门1记录的挡光时间为Δt3,则实验中两滑块的质量应满足mA__________mB(选填“>”、“<”或“=”),实验需要验证的动量守恒表达式为_________________(用题中给定的符号表示)。
(4)若实验发现碰撞过程中机械能也守恒,则Δt1、Δt2、Δt3应满足的关系式是______________。
A.Δt1+Δt2=Δt3
B.Δt2-Δt1=Δt3
C.eq \f(1,Δt1)+eq \f(1,Δt2)=eq \f(1,Δt3)
D.eq \f(1,Δt1)-eq \f(1,Δt2)=eq \f(1,Δt3)
[答案] (1)13.45 (2)升高 (3)> mBeq \f(d,Δt1)=mAeq \f(d,Δt3)-mBeq \f(d,Δt2) (4)D
[解析] (1)由题图乙可知,游标卡尺的主尺读数为13 mm,游标尺的第9个刻线与主尺的某刻线对齐,游标尺的读数为0.05×9=0.45 mm,则有游标卡尺的读数为13 mm+0.45 mm=13.45 mm。
(2)滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间。说明滑块从1到2是加速运动,即导轨左边高右边低,为使导轨水平,可调节Q使轨道右端升高。
(3)滑块B向左滑动与滑块A碰撞,且被弹回,由碰撞规律可知,实验中两滑块的质量应满足mA>mB。
取向左为正方向,实验需要验证的动量守恒表达式为mBeq \f(d,Δt1)=mAeq \f(d,Δt3)-mBeq \f(d,Δt2)
(4)设滑块B向左运动的速度为v1,与滑块A碰撞后返回速度为v2,滑块A碰撞后速度为v3,滑块B与滑块A碰撞的运动中,系统的动量守恒,机械能守恒,则有mBv1=mAv3-mBv2,eq \f(1,2)mBveq \o\al(2,1)=eq \f(1,2)mAveq \o\al(2,3)+eq \f(1,2)mBveq \o\al(2,2),联立解得v2=eq \f(mA-mB,mA+mB)v1,v3=eq \f(2mB,mA+mB)v1,以上两式相加可得v2+v3=v1,可得eq \f(d,Δt2)+eq \f(d,Δt3)=eq \f(d,Δt1),eq \f(1,Δt1)-eq \f(1,Δt2)=eq \f(1,Δt3),ABC错误,D正确。
14.(8分)如图甲、乙所示,是用灵敏电流计改装成顺向刻度欧姆表的原理图。灵敏电流计G的满偏电流Ig=10 mA,内阻Rg=90 Ω;干电池的电动势E=1.5 V,内阻为r(约为0.6 Ω);R0为变阻器。
(1)如图甲,将红、黑表笔短接,表示红、黑表笔间所接电阻为________ Ω,灵敏电流计被短路,无电流通过,指针示数为________mA。
(2)再将红、黑表笔断开,表示红、黑表笔间所接电阻为无穷大,调节R0,使通过灵敏电流计的电流为满偏电流Ig,由闭合电路欧姆定律有:
Ig=eq \f(E,Rg+R0+r) ①
为了使实验能正常进行,图中变阻器R0的调节范围应是________。
A.0~10 Ω
B.0~60 Ω
C.60~100 Ω
D.100~150 Ω
(3)如图乙,在红、黑表笔间接待测电阻Rx,流过电流计的电流为I时,通过电源的电流为I总=eq \f(Rg+Rx,Rx)I=eq \f(E-IRg,R0+r) ②
由①②两式求得Rx与I的关系式为Rx=________(用题中字母表示)。
(4)将E=1.5 V,Ig=10 mA,Rg=90 Ω,代入求得的Rx与I的表达式,得到部分Rx与I的对应数据,请填写下表中的空格。
I/mA
0
2.50
5.00
6.25
7.50
10.00
Rx/Ω
0
12
60
108
∞
(5)如图所示是用该灵敏电流计改装成的欧姆表的表盘,上方刻度线