题目内容
10．某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的动量变化规律”的实验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹簧架、光电门等组成．
下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通人压缩空气；
③接通光电计时器
④把滑块2静止放在气垫导轨的两光电门之间
⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定有弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动；
⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块1通过光电门1的挡光时间△t1=10ms，通过光电门2的挡光时间△t2=20ms，滑块2通过光电门2的挡光时间△t3=8ms；
⑧测出挡光片的宽度均为d=4mm，测得滑块1（包括撞针）的质量为m1=400g，滑块2（包括弹簧）质量为m2=160g；
请回答下列问题：
（1）实验中使用气垫导轨，既能保证两个滑块的碰撞时一维的，又能减小滑块和导轨之间的摩擦力，从而达到减小实验误差的目的．
（2）碰撞前滑块1的动量p0为0.16kg•m/s；碰撞前后滑块1的动量减少量△p为0.08kg•m/s；碰后滑块2的动能为0.02J．
（3）通过对实验数据分析可知，在误差允许的范围内，该同学探究出的碰撞前后的两滑块总动量守恒（填“守恒”或“不守恒”），两滑块的碰撞是非弹性碰撞（填“弹性碰撞”或“非弹性碰撞”）．
分析 （1）明确气垫导轨的应用，知道其在实验中所起到的作用；
（2）根据平均速度公式可求得滑块通过光电门时的速度，再根据动量表达式可求得各自的动量，根据动能表达式可求得动能；
（3）分别求出碰撞前后的动量，明确动量是否守恒；再根据碰撞前后动能的变化分析碰撞性质．
解答 解：（1）气垫导轨可以保证两个滑块碰撞时是一维的，同时可以有效减小滑块和导轨之间的摩擦力，从而达到减小实验误差的目的；
（2）根据v=$\frac{x}{t}$可和，碰前滑块1的速度为：v1=$\frac{d}{△{t}_{1}}$=$\frac{4×1{0}^{-3}}{10×1{0}^{-3}}$=0.4m/s
则碰前的动量为：P1=mv1=0.4×0.4=0.16kgm/s；
碰后滑块1的速度为：v2=$\frac{d}{△{t}_{2}}$=$\frac{4×1{0}^{-3}}{20×1{0}^{-3}}$=0.2m/s；
则碰后滑块1的动量为：P1'=m1v2=0.4×0.2=0.08kgm/s；
故滑块1动量的改变量大小为：△p=0.16-0.08=0.08kgm/s；
碰后滑块2的速度为：v3=$\frac{d}{△{t}_{3}}$=$\frac{4×1{0}^{-3}}{8×1{0}^{-3}}$=0.5m/s；
动能为：EK2=$\frac{1}{2}$m2v22=$\frac{1}{2}$×0.16×0.25=0.02J；
（3）根据以上计算可知，碰前总动量为：P1=0.16kgm/s
碰后总动量为：P2=m1v2+m2v3=0.4×0.2+0.16×0.5=0.16kgm/s；
碰撞前后动量相同，故说明总动量守恒；由于碰撞前滑块1的动能为：
EK1=$\frac{1}{2}$m1v12=$\frac{1}{2}$×0.4×0.16=0.032J；
碰后总动能为：E2=$\frac{1}{2}$m1v22+EK2=$\frac{1}{2}$×0.4×0.04+0.02=0.028J
故说明碰后的机械能减小，应为非弹性碰撞；
故答案为：（1）滑块和导轨之间的摩擦力；（2）0.16；0.08；0.02；（3）守恒；非弹性碰撞．
点评 本题考查验证动量守恒定律的实验，要注意明确实验原理，知道本实验中采用光电门测量速度的方法，同时明确当碰后动能减小时为非弹性碰撞，而动能不变时为弹性碰撞．
如图所示，A、B两个小球在同一竖直线上，离地高度分别为2h和h，将两球水平抛出，初速度大小之比为1：2$\sqrt{2}$，则下列说法中正确的是（ ）| A． | A、B两球落地时水平位移大小之比为1：2 | |
| B． | A、B两球落地时水平位移大小之比为1：4 | |
| C． | 若两球同时抛出，则落地的时间差为$\sqrt{\frac{2h}{g}}$ | |
| D． | 若两球同时落地，则两球抛出的时间差为（$\sqrt{2}$-1）$\sqrt{\frac{2h}{g}}$ |
如图所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体A和B，活塞处于静止平衡状态．现通过电热丝对气体A加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体分子势能，不计活塞与气缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是（ ）| A． | 气体A吸热，内能增加 | |
| B． | 气体B吸热，对外做功，内能不变 | |
| C． | 气体A分子的平均动能增大 | |
| D． | 气体B分子单位时间内对器壁单位面积碰撞总次数减少 |
如图所示，足够大的光滑绝缘水平面上有三个带电质子A、B和C，A和C围绕B做匀速圆周运动，B恰能保持静止，其中A、C和B的距离分别是L1和L2．不计三质点相互之间的万有引力，则下列分析正确的是（ ）| A． | A、C带异种电荷，A和C的比荷之比为（$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}$）3 | |
| B． | A、C带同种电荷，A和C的比荷之比为（$\frac{{L}_{1}}{{L}_{2}}$）3 | |
| C． | A、C带异种电荷，A和C的比荷之比为（$\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}}$）2 | |
| D． | A、C带同种电荷，A和C的比荷之比为（$\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}}$）2 |
如图甲、乙两电路中，分别合上开关，接通电路，调节R0，使各自电路中完全相同的两只小灯泡1和2发光且亮度相同．已知电路稳定时自感线圈L的阻值比小灯泡正常发光时的阻值小．断开开关，关于两小灯泡亮度变化情况，下列说法正确的是（ ）| A． | 在电路甲中，断开开关，小灯泡1、2都将渐渐变暗 | |
| B． | 在电路甲中，断开开关，小灯泡1将先变得更亮，然后渐渐变暗 | |
| C． | 在电路乙中，断开开关，小灯泡1、2都将渐渐变暗 | |
| D． | 在电路乙中，断开开关，小灯泡1、2将先变得更亮，然后渐渐变暗 |
| A． | 引力、$\frac{9F}{28}$ | B． | 斥力、$\frac{9F}{14}$ | C． | 斥力、$\frac{4F}{9}$ | D． | 引力、$\frac{9F}{4}$ |
| A． | 伽利略 | B． | 爱因斯坦 | C． | 牛顿 | D． | 卡文迪许 |
如图所示，亚铃状玻璃容器由两段粗管和一段细管连接而成，容器竖直放置，容器粗管的截面积为S1=2cm2，细管的截面积S2=1cm2，开始时粗细管内水银长度分别为h1=h2=2cm，整个细管长为4cm，封闭气体长度为L=6cm，大气压强为P0=76cmHg，气体初始温度为27℃，求：
如图所示，A为静止于地球赤道上的物体，B、C为人造地球卫星，它们的轨道位于赤道平面内，图示时刻A、B、C与地心恰位于同一直线上．已知A、C绕地心运动的周期相同．下列说法正确的是（ ）| A． | 物体A的线速度比卫星B的线速度大 | B． | 物体A的周期比卫星B的周期大 | ||
| C． | 卫星C的加速度比物体A的加速度小 | D． | A、B、C不可能再次位于同一直线上 |