Question

8．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，滑块对导轨的压力近似为零，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．某实验小组验证动量守恒定律的实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：（滑块A、B的质量mA、mB已经给出且不相等）
①给导轨送气，气流稳定后，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挡板时自动停止计时，从记时器上记下 A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2
②在A和B间放入一个被压缩的轻弹黄，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上．
③调整气垫导轨，使导轨处于水平．
④用刻度尺测出A的左端至C板的距离L₁；B的右端至D板的距离L₂
（1）实验步骤的顺序是③②④①
（2）利用已经给的量和上述测量的实验数据，写出验证动能守恒定律的表达式m_A$\frac{{L}_{1}}{{t}_{1}}$-m_B$\frac{{L}_{2}}{{t}_{2}}$=0；
（3）利用上述实验数据还可以求出被压缩弹簧的弹性势能的大小，请写出弹性势能表达式为E_P=$\frac{1}{2}$m_A（$\frac{{L}_{1}}{{t}_{1}}$）²+$\frac{1}{2}$m_A（$\frac{{L}_{2}}{{t}_{2}}$）²
（4）该实验装置中由于弹簧的质量不能忽略，会对实验准确度造成影响．下列哪种方式可以减小这种影响？B
A．将弹簧与A、B滑块都粘连在一起
B．将弹簧与AB中质量较大的粘连在一起
C．将弹簧与AB中质量较小的粘连在一起
D．将弹簧与A、B滑块都不粘连在一起．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，从而确定实验方法和步骤；
（2）根据动量守恒定律列式，根据平均速度公式求出对应的速度，从而确定表达式；
（3）根据功能关系可确定产生的动能和弹簧的弹性势能；
（4）明确实验原理，根据动量守恒定律的规律分析实验中减小误差的基本方法．

解答 解：（1）实验中首先应调节气垫导轨水平，然后安装弹簧和滑块安装仪器；送气气流稳定后，按下电钮放开卡销，让物体滑动，并记下两滑块分别到达两端所用时间，因此实验步骤应为：③②④①；
（2）因系统水平方向动量守恒即：m_Av_A-m_BV_B=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：v_A=$\frac{{L}_{1}}{{t}_{1}}$，v_B=$\frac{{L}_{2}}{{t}_{2}}$，带入得：m_A$\frac{{L}_{1}}{{t}_{1}}$-m_B$\frac{{L}_{2}}{{t}_{2}}$=0；
（3）根据能量守恒定律被压缩弹簧的弹性势能E_p=$\frac{1}{2}$m_Av_A²+$\frac{1}{2}$m_Bv_B²，
将v_A，v_B代入上式得：E_P=$\frac{1}{2}$m_A（$\frac{{L}_{1}}{{t}_{1}}$）²+$\frac{1}{2}$m_A（$\frac{{L}_{2}}{{t}_{2}}$）²，可以测出弹簧的弹性势能；
（4）如果弹簧质量不能忽略，则在两物体分开后，弹簧存在动量，产生较大的误差；为了减小弹簧中损失的动量，可以将弹簧与质量较大的物体相连接；故B正确，ACD错误．
故选：B．
故答案为：（1）③②④①；（2）m_A$\frac{{L}_{1}}{{t}_{1}}$-m_B$\frac{{L}_{2}}{{t}_{2}}$=0；（3）E_P=$\frac{1}{2}$m_A（$\frac{{L}_{1}}{{t}_{1}}$）²+$\frac{1}{2}$m_A（$\frac{{L}_{2}}{{t}_{2}}$）²；（4）B

点评 本题考查了验证动量守恒定律的基本实验步骤、实验数据的处理等问题，知道实验目的、理解实验原理是正确解题的关键．