交变电流和传感器相关实验

21.某同学用如图4所示的装置探究碰撞中的不变量，实验开始前在水平放置的气垫导轨左端装一个弹射装置，滑块碰到弹射装置时将被锁定，打开控制开关，滑块可被弹射装置向右弹出．滑块甲和滑块乙上装有相同宽度的挡光片，在滑块甲的右端和滑块乙的左端装上了弹性碰架(图中未画出)，可

保证在滑块碰撞过程中能量损失极小．开始时，

滑块甲被弹射装置锁定，滑块乙静置于两个光电

门之间．

(1)该同学用游标卡尺测量挡光片的宽度d 如

图5所示，则d ＝________ cm.

(2)为使碰撞后两个滑块能够先后通过光电门2，则选用下列哪组滑块能使实验效果更好_______．

A ．M

甲＝50 g ，M 乙＝50 g

B ．M 甲＝100 g ，M 乙＝50 g

C ．M 甲＝50 g ，M 乙＝100 g

(3)某次实验时，该同学记录下滑块甲(质量为m 甲)通过光电门1的时间为t 1，滑块乙(质量为m 乙)通过光电门2的时间为t 2，滑块甲通过光电门2的时间为t 3，根据实验器材等测量条件确定误差范围．(注：以下2个等式必须用题目中所给的字母表示)

①只要等式________成立，则可说明碰撞过程中动量守恒；

②只要等式________成立，则可说明这次碰撞为弹性碰撞．

答案 (1)2.145 (2)B (3)①m 甲d t 1＝m 甲d t 3＋m 乙d t 2 ②m 甲(d t 1)2＝m 甲(d t 3)2＋m 乙(d t 2

)2 21.加试题(4分)(2018·台州中学统练)(1)在“研究电磁感应现象”的实验中，如图5甲、乙、丙所示是实验中连接的三个回路．其中判别电流表指针的

偏转方向与电流方向关系的回路是________(填

“甲”“乙”或“丙”)，显示是否产生了感应电流的回

路是________(填“甲”“乙”或“丙”)．

(2)用如图6所示装置做“探究碰撞中的不变

量”实验，下列说法正确的是________．

A ．在实验前，不必平衡摩擦力

B ．A 、B 两辆小车的质量无须相等

C ．A 、B 碰撞后必须保证A 、B 以共同速度一起运动

D ．小车A 必须从紧靠打点计时器的位置无初速度释放

答案 (1)甲 乙 (2)BC

5．利用气垫导轨做实验来验证动量守恒定律:开始时两个滑块静止,它们之间有一根被压缩的轻弹簧,两滑块用绳子连接,绳子烧断后,两个滑块向相反方向运动。得到如图所示的滑块A 、B 相互作用后运动过程的频闪照片,频闪的频率为10 Hz 。已知滑

块A 、B 的质量分别为200 g 、300 g ,根据照片记

录的信息,A 、B 离开弹簧后,A 滑块做匀速直线运

动,其速度大小为 m/s ,本次实验中得

出的结论是 。

解析：由题图可知,细绳烧断后,A 、B 均做匀速直线运动。开始时有v A =0,v B =0,A 、B 被弹开后有v A '=

m/s =0.09 m/s,v B '= m/s =0.06 m/s,m A v A '=0.018 kg·m/s,m B v B '=0.018 kg·m/s,由此可得m A v A '=m B v B ',即0=m B v B '-m A v A '。结论是:两滑块组成的系统在相互作用的过程中动量守恒。

【答案】0.09 两滑块组成的系统在相互作用的过程中动量守恒

5．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，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板C 和D 的气垫导轨以及滑块A 和B 来验证动量守恒定律，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：

①用天平分别测出滑块A 、B 的质量m A 、m B 。

②调整气垫导轨，使导轨处于水平。

③在A 和B 间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上。

④用刻度尺测出A 的左端至C 板的距离L 1。

⑤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 挡板时停止计时，记下A 、B 分别到达C 、D 的运动时间t 1和t 2。

(1)实验中还应测量的物理量是_________________________________________。

(2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是________________，上式中算得的

A 、

B 两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是_________________。

(3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式：________________________________________。

解析：(1)验证动量守恒，需要知道物体的运动速度，在已经知道运动时间的前提下，需要测量运动物体的位移，即需要测量的量是B 的右端至D 板的距离L 2。

(2)由于运动前两物体是静止的，故总动量为零，运动后两物体是向相反方向运动的，设向左运

动为正，则有m A v A －m B v B ＝0，即m A L 1t 1－m B L 2t 2

＝0。造成误差的原因：一是测量本身就存在误差，如测量质量、时间、距离等存在误差；二是空气阻力或者是导轨不是水平的等。

(3)根据能量守恒知，两运动物体获得的动能就是弹簧的弹性势能。故有ΔE p ＝12⎝⎛⎭⎫m A L 12t 12＋m B L 22t 22。 答案：(1)B 的右端至D 板的距离L 2(2)m A L 1t 1－m B L 2t 2

＝0 原因见解析 (3)见解析 3．如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，启动打点计时器甲车受到一水平向右的冲量。运动一段距离

后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动。纸带记录下碰

撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图乙所示，电源频率为

50 Hz ，则碰撞前甲车运动速度大小为______ m/s ，甲、乙两

车的质量之比m 甲∶m 乙＝__________。

解析：由图乙可得碰前甲车的速度为