【題目】如圖1所示,用半徑相同的A、B兩球的碰撞可以驗(yàn)證“動(dòng)量守恒定律”。實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓質(zhì)量為m1的A球從斜槽上某一固定位置C由靜止開始滾下,進(jìn)入水平軌道后,從軌道末端水平拋出,落到位于水平地面的復(fù)寫紙上,在下面的白紙上留下痕跡。重復(fù)上述操作10次,得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡。再把質(zhì)量為m2的B球放在水平軌道末端,讓A球仍從位置C由靜止?jié)L下,A球和B球碰撞后,分別在白紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡,重復(fù)操作10次。M、P、N為三個(gè)落點(diǎn)的平均位置,未放B球時(shí),A球的落點(diǎn)是P點(diǎn),O點(diǎn)是水平軌道末端在記錄紙上的豎直投影點(diǎn),如圖2所示。
(1)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差,兩個(gè)小球的質(zhì)量應(yīng)滿足 m1____m2(選填“>”或“<”);除了圖中器材外,實(shí)驗(yàn)室還備有下列器材,完成本實(shí)驗(yàn)還必須使用的兩種器材是___________。
A.秒表 B.天平 C.刻度尺 D.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
(2)下列說法中正確的是_______。
A.如果小球每次從同一位置由靜止釋放,每次的落點(diǎn)一定是重合的
B.重復(fù)操作時(shí)發(fā)現(xiàn)小球的落點(diǎn)并不重合,說明實(shí)驗(yàn)操作中出現(xiàn)了錯(cuò)誤
C.用半徑盡量小的圓把10個(gè)落點(diǎn)圈起來,這個(gè)圓的圓心可視為小球落點(diǎn)的平均位置
D.僅調(diào)節(jié)斜槽上固定位置C,它的位置越低,線段OP的長度越大
(3)在某次實(shí)驗(yàn)中,測量出兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2。記錄的落點(diǎn)平均位置M、N幾乎與OP在同一條直線上,測量出三個(gè)落點(diǎn)位置與O點(diǎn)距離OM、OP、ON的長度。在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),若滿足關(guān)系式________________,則可以認(rèn)為兩球碰撞前后在OP方向上的總動(dòng)量守恒;若碰撞是彈性碰撞,那么還應(yīng)滿足關(guān)系式____________。(用測量的量表示)
(4)在OP、OM、ON這三個(gè)長度中,與實(shí)驗(yàn)所用小球B質(zhì)量無關(guān)的是____________,與實(shí)驗(yàn)所用小球質(zhì)量B有關(guān)的是______________。
(5)某同學(xué)在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí),記錄下小球三個(gè)落點(diǎn)的平均位置M、P、N,如圖3所示。他發(fā)現(xiàn)M和N偏離了OP方向。這位同學(xué)猜想兩小球碰撞前后在OP方向上依然動(dòng)量守恒,請你幫他寫出驗(yàn)證這個(gè)猜想的辦法______________。
【答案】 (1)> BC (2)C (3)m1·OP=m1·OM + m2·ON m1·OP2=m1·OM 2+ m2·ON2 (4)OP, OM和ON (5)
連接OP、OM、ON,作出M、N在OP方向上的投影點(diǎn)M′、N′,如圖所示。分別測量出OP、OM′、ON′的長度。若在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),滿足關(guān)系式m1·OP=m1·OM′+m2·ON′,則可以認(rèn)為兩小球碰撞前后在OP方向上動(dòng)量守恒。
【解析】(1)根據(jù)碰撞的特點(diǎn)可知,兩小球質(zhì)量應(yīng)滿足,該實(shí)驗(yàn)需要測量兩球質(zhì)量和平拋運(yùn)動(dòng)中的水平距離,故需要天平和刻度尺,故BC正確;
(2) 由于實(shí)驗(yàn)誤差的影響,每次碰撞的落點(diǎn)不一定相同,故A,B均錯(cuò)誤;落點(diǎn)近似一個(gè)圓,取圓心為記錄點(diǎn),C正確;豎直高度越低,水平拋出的速度越小,平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移就越短,D錯(cuò)誤;
(3) 若滿足動(dòng)量守恒, ,因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)中豎直方向高度相同,所以平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,將水平速度替換成水平位移,則滿足,若還滿足彈性碰撞,則還滿足動(dòng)能守恒,仍然將速度替換成水平位移,則;
(4) OP是沒有發(fā)生碰撞時(shí),入射小球A的落點(diǎn),與被撞小球B質(zhì)量無關(guān);OM和ON是碰撞后入射小球A與被撞小球B的落點(diǎn),碰撞過程與被撞小球B質(zhì)量相關(guān);
(5)
連接OP、OM、ON,作出M、N在OP方向上的投影點(diǎn)M′、N′,如圖所示。分別測量出OP、OM′、ON′的長度。若在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),滿足關(guān)系式m1·OP=m1·OM′+m2·ON′,則可以認(rèn)為兩小球碰撞前后在OP方向上動(dòng)量守恒。
點(diǎn)晴:驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)是力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)和難點(diǎn),利用平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),將不容易測量的小球速度替換成立小球的水平位移;滿足動(dòng)量守恒和能量守恒的驗(yàn)證結(jié)論需要牢牢掌握;最后一問中,涉及了二維空間上的動(dòng)量守恒,是2017年高考最后一題的延伸與應(yīng)用,所以在幾年的高考中,利用矢量法則處理二維空間上的一些運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)仍然是今年的熱門考點(diǎn)之一。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在平靜水面下的一個(gè)點(diǎn)光源S分別發(fā)出單色光a、b,照射到水面上形成光斑;其中a單色光照射形成的光斑比b單色光形成的光斑大。則下面說法正確的是( )
A. 水對a光的臨界角比b光的大
B. a光光子的能量比b光的大
C. a光光子的動(dòng)量比b光的小
D. a光照射某金屬能發(fā)射出光電子,則b光照射該金屬也一定能發(fā)射出光電子
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【題目】有一種電荷控制式噴墨打印機(jī),它的打印頭的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。其中墨盒可以噴出極小的墨汁微粒,此微粒經(jīng)過帶電室?guī)想姾笠砸欢ǖ某跛俣却怪鄙淙肫D(zhuǎn)電場,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后打到紙上,顯示出字符。不考慮墨汁的重力,為使打在紙上的字跡縮小(偏轉(zhuǎn)距離減小),下列措施可行的是( )
A. 減小墨汁微粒的質(zhì)量
B. 減小偏轉(zhuǎn)電場兩板間的距離
C. 減小偏轉(zhuǎn)電場的電壓
D. 減小墨汁微粒的噴出速度
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【題目】一小球從地面豎直上拋,后又落回地面,小球運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力與速度成正比,取豎直向上為正方向下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)的速度v、加速度a、位移s、機(jī)械能E隨時(shí)間t變化的圖象中,可能正確的有( )
A. B. C. D.
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【題目】一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖所示的ABCDA循環(huán),P1、P2、V1、V2均為已知量,已知A狀態(tài)的溫度為T0求:
①C狀態(tài)的溫度T;
②完成一個(gè)循環(huán),氣體與外界熱交換的熱量Q(說明是吸熱還是放熱)
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【題目】如圖甲所示,一圓柱形絕熱氣缸開口向上堅(jiān)直放置,通過絕熱活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封在氣缸內(nèi),活塞質(zhì)量m=1kg、橫截面積S=5×10-4m,原來活塞處于A位置,F(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體,直到活塞緩慢到達(dá)新的位置B,在此過程中,缸內(nèi)氣體的V-T圖象如圖乙所示。已知大氣壓強(qiáng)P0=1.0×105Pa,忽略活塞與氣缸壁之間的摩擦,重力加速度g=10m/s.
①求缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和活塞到達(dá)位置B時(shí)缸內(nèi)氣體的體積;
②若缸內(nèi)氣體原來的內(nèi)能U0=72J,且氣體內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比。求缸內(nèi)氣體變化過程從電熱絲吸收的總熱量。
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【題目】有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電小球,被長度為L的輕質(zhì)絕緣細(xì)線懸掛在天花板上,處于靜止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)在空間加水平向左的勻強(qiáng)電場,細(xì)線偏離豎直方向的夾角最大值為60°(忽略空氣阻力,重力加速度大小為g)則( )
A. 電場大小為
B. 電場大小為
C. 在小球擺動(dòng)過程中細(xì)線上拉力最大時(shí)上升的高度為
D. 在小球擺動(dòng)過程中細(xì)線的最大拉力為
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【題目】長為L的輕桿,一端固定一個(gè)物塊A,另一端固定在光滑的水平軸上,輕桿繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng),使物塊A在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),物塊A在最高點(diǎn)的速度為v,下列敘述中正確的是()
A. v的極小值為
B. .v由零增大,向心力也逐漸增大
C. 當(dāng)v由逐漸減小時(shí),桿對小球的彈力逐漸增大
D. 當(dāng)v由逐漸增大時(shí),桿對小球的彈力逐漸減小
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【題目】如圖所示,質(zhì)量均為m的A、B兩物塊與勁度系數(shù)為k的輕彈簧兩端相連,置于足夠長、傾角為30°的斜面上,處于靜止?fàn)顟B(tài),物塊A下表面光滑,物塊B與斜面間的最大靜摩擦力為f,重力加速度為g,現(xiàn)給物塊A施加沿斜面向上的恒力,使A、B兩物塊先后開始運(yùn)動(dòng),彈簧始終在彈性限度內(nèi),則( )
A. 當(dāng)物塊B剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧伸長量最大
B. 在物塊B開始運(yùn)動(dòng)前,物塊A可能一直做加速運(yùn)動(dòng)
C. 物塊A沿斜面向上運(yùn)動(dòng)距離為 時(shí),速度達(dá)到最大
D. 當(dāng)物塊A沿斜面向上運(yùn)動(dòng)距離為 時(shí),物塊B開始運(yùn)動(dòng)
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