【題目】如圖1所示,用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系:
先安裝好實驗裝置,在地上鋪一張白紙,白紙上鋪放復寫紙,記下重垂線所指的位置O.
接下來的實驗步驟如下:
步驟1:不放小球2,讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下,并落在地面上.重復多次,用盡可能小的圓,把小球的所有落點圈在里面,其圓心就是小球落點的平均位置;
步驟2:把小球2放在斜槽前端邊緣位置B,讓小球1從A點由靜止?jié)L下,使它們碰撞.重復多次,并使用與步驟1同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置;
步驟3:用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置M、P、N離O點的距離,即線段OM、OP、ON的長度.
(1)對于上述實驗操作,下列說法正確的是
A.應使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下
B.斜槽軌道必須光滑
C.斜槽軌道末端必須水平
D.小球1質量應大于小球2的質量
(2)上述實驗除需測量線段OM、OP、ON的長度外,還需要測量的物理量有 .
A.A,B兩點間的高度差h1
B.B點離地面的高度h2
C.小球1和小球2的質量m1、m2
D.小球1和小球2的半徑r
(3)當所測物理量滿足表達式(用所測物理量的字母表示)時,即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律.如果還滿足表達式(用所測物理量的字母表示)時,即說明兩球碰撞時無機械能損失.
(4)完成上述實驗后,某實驗小組對上述裝置進行了改造,如圖2所示.在水平槽末端與水平地面間放置了一個斜面,斜面的頂點與水平槽等高且無縫連接.使小球1仍從斜槽上A點由靜止?jié)L下,重復實驗步驟1和2的操作,得到兩球落在斜面上的平均落點M′、P′、N′.用刻度尺測量斜面頂點到M′、P′、N′三點的距離分別為l1、l2、l3 . 則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為(用所測物理量的字母表示).
【答案】
(1)A,C,D
(2)C
(3)m1?OP=m1?OM+m2?ON,m1?(OP)2=m1?(OM)2+m2?(ON)2
(4)m1 =m1 +m2
【解析】解:(1)因為平拋運動的時間相等,根據(jù)v= ,所以用水平射程可以代替速度,則需測量小球平拋運動的射程間接測量速度.故應保證斜槽末端水平,小球每次都從同一點滑下;同時為了小球2能飛的更遠,防止1反彈,球1的質量應大于球2的質量;故ACD正確,B錯誤;
故選:ACD.(2)根據(jù)動量守恒得,m1OP=m1OM+m2ON,所以除了測量線段OM、OP、ON的長度外,還需要測量的物理量是小球1和小球2的質量m1、m2.
故選:C.(3)因為平拋運動的時間相等,則水平位移可以代表速度,OP是A球不與B球碰撞平拋運動的位移,該位移可以代表A球碰撞前的速度,OM是A球碰撞后平拋運動的位移,該位移可以代表碰撞后A球的速度,ON是碰撞后B球的水平位移,該位移可以代表碰撞后B球的速度,當所測物理量滿足表達式m1OP=m1OM+m2ON,說明兩球碰撞遵守動量守恒定律,由功能關系可知,只要 m1v02= m1v12+ m2v22成立則機械能守恒,故若m1OP2=m1OM2+m2ON2,說明碰撞過程中機械能守恒.(4)碰撞前,m1落在圖中的P′點,設其水平初速度為v1.小球m1和m2發(fā)生碰撞后,m1的落點在圖中M′點,設其水平初速度為v1′,m2的落點是圖中的N′點,設其水平初速度為v2. 設斜面BC與水平面的傾角為α,
由平拋運動規(guī)律得:Lp′sinα= gt2,Lp′cosα=v1t
解得v1= .
同理v1′= ,v2= ,可見速度正比于 .
所以只要驗證m1 =m1 +m2 即可.
故答案為.(1)ACD;(2)C;(3)m1OP=m1OM+m2ON m1(OP)2=m1(OM)2+m2(ON)2;(4)m1 =m1 +m2 .
(1、2)在驗證動量守恒定律的實驗中,運用平拋運動的知識得出碰撞前后兩球的速度,因為下落的時間相等,則水平位移代表平拋運動的速度.根據(jù)實驗的原理確定需要測量的物理量.(3)根據(jù)動量守恒定律及機械能守恒定律可求得動量守恒及機械能守恒的表達式;(4)小球落在斜面上,根據(jù)水平位移關系和豎直位移的關系,求出初速度與距離的表達式,從而得出動量守恒的表達式
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,一質量為m,電荷量為q的帶正電絕緣體物塊位于高度略大于物塊高的水平寬敞絕緣隧道中,隧道足夠長,物塊上、下表面與隧道上下表面的動摩擦因數(shù)均為μ,整個空間存在垂直紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場.現(xiàn)給物塊水平向右的初速度v0 , 空氣阻力忽略不計,物塊電荷量不變,則整個運動過程中,物塊克服阻力做功可能為( )
A.0
B.mv02
C.mv02+
D.mv02﹣
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【題目】質量為m,電量為q的帶正電小物塊在磁感強度為B,方向垂直紙面向里的勻強磁場中,沿動摩擦因數(shù)為μ的絕緣水平面以初速度v0開始向左運動,如圖所示.物塊經(jīng)時間t移動距離S后停了下來,設此過程中,q不變,則( )
A.S>
B.S<
C.t>
D.t<
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【題目】如圖所示,虛線上方有場強為E的勻強電場,方向豎直向下,虛線上下有磁感應強度相同的勻強磁場,方向垂直紙面向外,ab是一根長為l的絕緣細桿,沿電場線放置在虛線上方的場中,b端在虛線上,將一套在桿上的帶正電的小球從a端由靜止釋放后,小球先作加速運動,后作勻速運動到達b端,已知小球與絕緣桿間的動摩擦系數(shù)μ=0.3,小球重力忽略不計,當小球脫離桿進入虛線下方后,運動軌跡是半圓,圓的半徑是 ,求帶電小球從a到b運動過程中克服摩擦力所做的功與電場力所做功的比值.
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【題目】如圖所示,在直角坐標系的原點O處有一放射源,向四周均勻發(fā)射速度大小相等、方向都平行于紙面的帶電粒子.在放射源右邊有一很薄的擋板,擋板與xoy平面交線的兩端M、N與原點O正好構成等腰直角三角形.已知帶電粒子的質量為m,帶電量為q,速度為υ,MN的長度為L.(不計帶電粒子的重力)
(1)若在y軸右側加一平行于x軸的勻強電場,要使y軸右側所有運動的粒子都能打到擋板MN上,則電場強度E0的最小值為多大?在電場強度為E0時,打到板上的粒子動能為多大?
(2)若在整個空間加一方向垂直紙面向里的勻強磁場,要使板右側的MN連線上都有粒子打到,磁場的磁感應強度不能超過多少(用m、υ、q、L表示)?若滿足此條件,放射源O向外發(fā)射出的所有帶電粒子中有幾分之幾能打在板的左邊?
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【題目】如圖所示的電路中,兩平行金屬板A、B水平放置,兩板間距離d=40cm.電源電動勢E=24V,內(nèi)電阻r=1Ω,電阻R=15Ω.閉合開關S,待電路穩(wěn)定后,將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v0=4m/s豎直向上射入板間.若小球帶電荷量q=1×10﹣2 C,質量為m=2×10﹣2 kg,不考慮空氣阻力.那么,滑動變阻器接入電路的阻值為多大時,小球恰能到達A板?此時電源輸出功率是多大?(g取10m/s2)
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【題目】如圖所示,圖線1表示的導體的電阻為R1 , 圖線2表示的導體的電阻為R2 , 則下列說法正確的是( )
A.R1:R2=1:3
B.把R1拉長到原來的3倍長后電阻等于R2
C.將R1與R2串聯(lián)后接于電源上,則功率之比P1:P2=1:3
D.將R1與R2并聯(lián)后接于電源上,則電流比I1:I2=1:3
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【題目】如圖為A、B兩只棕熊在野外沿直線散步的位移一時間圖象.由圖可知下列說法正確的是( )
A. 在這1h(小時)內(nèi),A熊的平均速度較大
B. 在t=10.0mi時刻,B熊的速度較大
C. A熊的速度總是沿著一個方向
D. B熊的速度總是沿著一個方向
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【題目】一物體以初速度大小為6m/s滑上光滑斜面(先向上做勻減速運動,速度為零后向下做勻加速運動),加速度大小均為2m/s2,則( )
A. 物體第2s末的速度為10m/s
B. 物體在第4s末速度為零
C. 物體在第2s內(nèi)的位移為3m
D. 物體運動前2s內(nèi)位移為8m
【答案】C
【解析】物體第2s末的速度為v2=v0+at2=6﹣2×2m/s=2m/s,選項A錯誤;物體在第4s末的速度v=v0+at4=6﹣2×4m/s=﹣2m/s.故B錯誤.物體運動前2s內(nèi)的位移,
運動前1s內(nèi)的位移,則物體在第2s內(nèi)的位移△x=8m﹣5m=3m.故CD正確.故選CD.
【題型】單選題
【結束】
10
【題目】甲、乙兩物體,甲的質量為2kg,乙的質量為4kg,甲從20m高處自由落下,1s后乙從10m高處自由落下,不計空氣阻力,在兩物體落地之前,下列說法中正確的是( 。
A. 任意時刻兩物體的速度差相同
B. 乙的加速度是甲的加速度兩倍
C. 兩物體從起點各自下落1m時的速度是相同的
D. 落地之前甲和乙的高度之差保持不變
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