22.(2018·辽宁五校联考)用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系.如图1所示,先安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O.
实验步骤如下.
步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置;
步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置;
步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.
(1)上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量有________.
A.小球1和小球2的质量m1、m2
B.B点离地面的高度h
C.A、B两点间的高度差Δh
D.小球1和小球2的半径r
(2)当所测物理量满足表达式________________(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.
(3)完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改造,如图2所示的圆弧为圆心在斜槽末端的圆.使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下,重复实验步骤1和2的操作,得到两球落在圆弧上的平均位置为M′、P′、N′.测得斜槽末端与M′、P′、N′三点的连线与竖直方向的夹角分别为α1、α2、α3,则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为________________(用所测物理量的字母表示).
[解析] (1)利用“碰撞实验器”验证动量守恒定律实验是根据平抛运动原理,将速度的测量转化为水平位移的测量,测量出OP、OM、ON外,还需要测量出两个小球的质量,选项A正确.(2)若碰撞前小球1的动量等于碰撞后小球1和小球2的动量之和,即m1v0=m1v1+m2v2,就能说明两球碰撞遵守动量守恒定律,由于OP=v0t,OM=v1t,ON=v2t,所以当所测物理量满足表达式m1·OP=m1·OM+m2·ON即可.(3)测得斜槽末端与M′的连线与竖直方向的夹角为α1,由平抛运动规律,x1=v1t1,y1=gt,设斜槽末端与M′的连线长度为L(即圆弧半径为L),sinα1=,cosα1=,联立解得v1=;测得斜槽末端与P′的连线与竖直方向的夹角为α2,同理可得v0=;测得斜槽末端与N′的连线与竖直方向的夹角为α3,同理可得v2=;代入m1v0=m1v1+m2v2,化简得:m1=m1+m2
[答案] (1)A (2)m1·OP=m1·OM+m2·ON
(3)m1=m1+m2
23.(2018·湖南湘东五校联考)为了精确测量一电阻的阻值Rx,现有以下器材:蓄电池E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,电阻箱RP,开关S1、S2,导线若干.某实验小组设计了如图甲所示的电路,实验的主要步骤:
a.闭合S1,断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表的示数适当,记下两表示数分别为I1、U1;
b.保持S1闭合、RP阻值不变,闭合S2,记下电流表和电压表示数分别为I2、U2.
(1)按如图甲所示的电路图将图乙所示的实物连成电路.
(2)写出被测电阻的表达式Rx=________(用两电表的示数表示).
(3)由于电流表、电压表都不是理想电表,则被测电阻Rx的测量值________真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”).