第一章4.填空題(本題共4小題，每題15分，共60分)1．(15分)氣墊導軌工作時能夠通過噴出的氣體使滑塊懸浮，從而基本消除掉摩擦力的影響，因此成為重要的實驗器材，氣墊導軌和光電門、數字毫秒計配合使用能完成許多實驗?，F提供以下實驗器材：(名稱、圖像、編號如圖所示)利用以上實驗器材還可以完成“通過證明m1v0＝(m1＋m2)v來得到滑塊碰撞時的動量守恒”的實驗。為完成此實驗。(1)針對實驗原理，我們應選擇的器材編號為：_ABC__。(2)在我們所選的器材中：_B__器材對應原理中的m1(填寫器材編號)。解析：該實驗的原理為m1v0＝(m1＋m2)v，兩個物體最終粘在一起，一起運動，通過光電門可以測量速度的大小，所以應選擇的器材為A、B、C。因為m1應該是先運動的滑塊，不是靜止的滑塊，所以對應的器材是B。2．(15分)(2023·江蘇省揚州中學高二下學期檢測)在探究碰撞中動量守恒實驗中，利用如圖所示的氣墊導軌通過閃光照相進行這一實驗。某次實驗時碰撞前B滑塊靜止，A滑塊勻速向B滑塊運動并發生碰撞，利用閃光照相的方法連續4次拍攝得到的閃光照片如圖所示。已知相鄰兩次閃光的時間間隔為T，在這4次閃光的過程中，A、B兩滑塊均在0～80cm范圍內，且第1次閃光時，滑塊A恰好位于x＝10cm處。若A、B兩滑塊的碰撞時間及閃光持續的時間極短，均可忽略不計，則可知碰撞發生在第1次閃光后的_2.5T__時刻，如果碰撞前后動量守恒，則A、B兩滑塊質量之比mA︰mB＝_2︰3__。解析：由題圖可知，前三次曝光的時間間隔內物塊A的位移相同，兩物塊不可能相碰，又由于物塊B開始時靜止，而碰后物塊B一定向右運動，因物塊B靜止在60cm的位置，所以兩物塊碰撞一定發生在2.5T末，設碰前物塊A的速度大小為v，則碰后物塊A的速度大小為eq\f(v,2)，由題圖可知碰后B的速度大小為v，假設取向右的方向為正，則碰前的質量與速度乘積的和為mAv，碰后的質量與速度乘積的和為－mAeq\f(v,2)＋mBv，因為碰撞前后動量守恒，則整理可得mA︰mB＝2︰3。3．(15分)(2023·山東日照五蓮高二檢測)用如圖甲所示裝置結合頻閃照相機拍攝的照片來驗證動量守恒定律，實驗步驟如下：①用天平測出A、B兩個小球的質量分別為mA、mB；②安裝好實驗裝置，使斜槽的末端所在的平面保持水平；③先不在斜槽的末端放小球B，讓小球A從斜槽上位置P處由靜止開始釋放，小球A離開斜槽后，頻閃照相機連續拍攝小球A的兩個位置(如圖乙所示)；④將小球B放在斜槽的末端，讓小球A仍從斜槽上位置P處由靜止開始釋放，使它們碰撞，頻閃照相機連續拍攝下兩個小球的位置(如圖丙所示)；⑤測出所需要的物理量。請回答：(1)步驟①中A、B兩球的質量應滿足_mA>mB__；(2)在步驟⑤中，需要在照片中直接測量的物理量有_x0、xA、xB__(選填“x0”“y0”“xA”“yA”“xB”或“yB”)；(3)兩球在碰撞過程中若動量守恒，滿足的方程是_mAx0＝mAxA＋mBxB__。解析：(1)在小球碰撞過程中水平方向動量守恒，故有mAv0＝mAv1＋mBv2，要使碰后小球A的速度v1>0，則mA>mB。(2)由于頻閃照相的頻率一定，因此只需要測量小球的水平位移，在步驟⑤中，需要在照片中直接測量的物理量有x0、xA、xB。(3)驗證的方程為mAx0＝mAxA＋mBxB。4．(15分)如圖甲所示的裝置叫作阿特伍德機，是英國數學家、物理學家阿特伍德制作的一種力學實驗裝置，用來研究勻變速直線運動的規律。某同學對該裝置加以改進后用來驗證機械能守恒定律和動量守恒定律，如圖乙所示。已知當地的重力加速度為g。(1)該同學用游標卡尺測量擋光片的寬度如圖丙所示，則d＝_4.45__mm；然后將質量均為m(A含擋光片和掛鉤、B含掛鉤)的重物用繩連接后，跨放在定滑輪上，A置于桌面上處于靜止狀態，測量出擋光片中心到固定光電門中心的豎直距離h。(2)驗證機械能守恒定律實驗時，該同學在B的下端掛上質量也為m的物塊C(含掛鉤)，讓系統(重物A、B以及物塊C)中的物體由靜止開始運動，光電門記錄擋光片擋光的時間為Δt，如果系統(重物A、B以及物塊C)的機械能守恒，應滿足的關系式為gh＝eq\f(3d2,2Δt2)，引起該實驗系統誤差的主要原因有_繩子有一定的質量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運動受到空氣阻力等(任選一條)__(寫一條即可)。(3)為了驗證動量守恒定律，該同學讓A在桌面上處于靜止狀態，將B從靜止位置豎直上升s后自由下落，直到光電門記錄下擋光片擋光的時間為Δt′(B未接觸桌面)，則驗證繩繃緊過程中系統沿繩方向動量守恒定律的表達式為eq\r(2gs)＝eq\f(2d,Δt′)；如果該同學忘記將B下方的C取下，完成測量后，驗證動量守恒定律的表達式為2eq\r(2gs)＝3eq\r(\f(d2,Δt′2)－\f(2,3)gh)。解析：(1)游標卡尺的讀數d＝4mm＋0.05×9mm＝4.45mm。(2)系統動能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)(2m＋m)v2＝eq\f(1,2)×3m×eq\f(d2,Δt2)＝eq\f(3md2,2Δt2)。系統重力勢能的減少量為mgh，應滿足的關系式為mgh＝eq\f(3md2,2Δt2)，即gh＝eq\f(3d2,2Δt2)。引起實驗系統誤差的主要原因有繩子有一定的質量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運動受到空氣阻力等(任選一條)。(3)根據機械能守恒定律可知mgs＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(2gs)，則可知，作用前的總動量p＝mv＝meq\r(2gs)；此后A、B一起做勻速運動，運動速度v′＝eq\f(d,Δt′)，故作用后的動量大小的代數和p′＝2mv′＝eq\f(2md,Δt′)，故只要驗證eq\r(2gs)＝eq\f(2d,Δt′)，即可證明動量守恒；若沒有取下C，則三個物體速度相同后做加速運動，根據機械能守恒定律可知，mgh＝eq\f(1,2)×3meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f