【題目】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。如圖所示,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。

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,并落在埤面上。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1A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、NO點的距離,即線段OM、OP、ON的長度。

(1)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.小球1和小球2的質(zhì)量m1、m2

B.B點離地面的高度h2

C.A、B兩點間的高度差h

D.小球1和小球2的半徑r

(2)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。

(3)完成上述實驗后,某實驗小組對上述裝置進行了改造,如圖所示的圓弧為圓心在斜槽末端的1/4圓周。使小球1仍從斜槽上A點由靜止?jié)L下,重復實驗步驟12的操作,得到兩球落在圓弧上的平均落點為M'、P'、N'。測得斜槽末端與M'、P'、N'三點的連線與豎直方向的夾角分別為12、3,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達)

【答案】A m1OP=m1OM+m2ON

【解析】

(1)因為平拋運動的時間相等,則水平位移可以代表速度,OPA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,OMA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m1OP=m1OM+m2ON,所以除了測量線段OM、OPON的長度外,還需要測量的物理量是小球1和小球2的質(zhì)量m1、m2故選A.

(2)由理論分析可知測物理量滿足表達m1OP=m1OM+m2ON。

(3)根據(jù)平拋運動規(guī)律,由幾何關系可知,可知,可推得,故將驗證動量守恒的表達式中的速度代換后為.

練習冊系列答案
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【題目】長為L的導體棒原來不帶電,現(xiàn)將一帶電量為+q的點電荷放在距棒左端R處,如圖所示.當棒達到靜電平衡后,棒上感應電荷在棒內(nèi)中點產(chǎn)生的場強大小等于_____,方向為_____

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【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的物塊靜止地放在半徑為R的半球體上,物塊與半球體間的動摩擦因數(shù)為μ,物塊與球心的連線與水平地面的夾角為θ,則下列說法正確的是(。

A. 地面對半球體的摩擦力方向水平向左 B. 物塊對半球體的壓力大小為mgcosθ

C. 物塊所受摩擦力大小為mgsinθ D. 物塊所受摩擦力大小為mgcosθ

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【題目】如圖所示,一個電子由靜止開始經(jīng)加速電場加速后,又沿中心軸線從O點垂直射入偏轉(zhuǎn)電場,并從另一側射出打到熒光屏上的P,O′點為熒光屏的中心。已知電子質(zhì)量m=9.0×1031kg,電荷量e=1.6×1019C,加速電場電壓U0=2500V,偏轉(zhuǎn)電場電壓U=200V,極板的長度L1=6.0cm,板間距離d=2.0cm,極板的末端到熒光屏的距離L2=3.0cm(忽略電子所受重力,結果保留兩位有效數(shù)字)。求:

(1)電子射入偏轉(zhuǎn)電場時的初速度v0;

(2) 電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場過程中電場力對它所做的功W;

(3)電子打在熒光屏上的P點到O點的距離h。

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【題目】如圖所示,在足夠大的空間范圍內(nèi),同時存在著豎直向上的勻強電場和垂直紙面向外的勻強磁場,電場強度為E,磁感應強度為B,足夠長的斜面固定在水平面上,斜面傾角為45°。有一帶電的小球P靜止于斜面頂端A處,且恰好對斜面無壓力,若將小球P以初速度v0水向右拋出(P可視為質(zhì)點),一段時間后,小球落在斜面上的C點,己知小球的運動軌跡在同一豎直平面內(nèi),則( )

A. 若拋出的初速度小于v0,小球在斜面上的落點與A點的距離小于AC間距

B. 若拋出的初速度小于v0,小球落在斜面上的時間將縮短

C. 若沿豎直向上方向以初速度v0拋出小球,小球仍會落回C

D. 若沿豎直向上方向以初速度v0拋出小球,小球不會落回C

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【題目】閱讀如下資料,并根據(jù)資料中有關信息回答問題

(1)以下是地球和太陽的有關數(shù)據(jù)

(2)己知物體繞地球表面做勻速圓周運動的速度為v=7.9km/s,萬有引力常量G=6.67×l011m3kg1s2,光速C=3×108ms1;

(3)大約200年前法國數(shù)學家兼天文學家拉普拉斯曾預言一個密度如地球,直徑為太陽250倍的發(fā)光星體由于其引力作用將不允許任何光線離開它,其逃逸速度大于真空中的光速(逃逸速度為第一宇宙速度的倍),這一奇怪的星體就叫作黑洞。

在下列問題中,把星體(包括黑洞)看作是一個質(zhì)量分布均勻的球體。(①②的計算結果用科學計數(shù)法表達,且保留一位有效數(shù)字;③的推導結論用字母表達)

①試估算地球的質(zhì)量;

②試估算太陽表面的重力加速度;

③己知某星體演變?yōu)楹诙磿r的質(zhì)量為M,求該星體演變?yōu)楹诙磿r的臨界半徑R。

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【題目】如圖,小球自a點由靜止自由下落,到b點時與彈簧接觸,到c點時彈簧被壓縮到最短,若不計彈簧質(zhì)量和空氣阻力,在小球由abc的運動過程中,說法正確的是

A.小球、彈簧和地球構成的系統(tǒng)總機械能守恒

B.小球的重力勢能隨時間先減少后增加

C.小球在b點時動能最大

D.到c點時小球動能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量

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【題目】下圖是驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖,以下列出了一些實驗步驟:

A.用天平測出重物和夾子的質(zhì)量

B.把打點計時器用鐵夾固定放到桌邊的鐵架臺上,使兩個限位孔在同一豎直面內(nèi)

C.把打點計時器接在交流電源上,電源開關處于斷開狀態(tài)

D.將紙帶穿過打點計時器的限位孔,上端用手提著,下端夾上系住重物的夾子,讓重物靠近打點計時器,處于靜止狀態(tài)

E.接通電源,待計時器打點穩(wěn)定后釋放紙帶,之后再斷開電源

F.用秒表測出重物下落的時間

G.更換紙帶,重新進行兩次實驗

(1)對于本實驗,以上不必要的兩個步驟_____ 和________

圖乙為實驗中打出的一條紙帶,O為打出的第一個點,A、B、C為從合適位置開始選取的三個連續(xù)點(其他點未畫出),打點計時器每隔0.02 s打一個點. 若重物的質(zhì)量為0.5 kg,當?shù)刂亓铀俣热=9.8 m/s2,由圖乙所給的數(shù)據(jù)可算出(結果保留兩位有效數(shù)字):

① 從O點下落到B點的過程中,重力勢能的減少量為 J.

② 打B點時重物的動能為 J.

(2) 試指出造成第(1)問中①②計算結果不等的原因是

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【題目】小錸同學在做平拋運動實驗時忘了標記小球的拋出點,只得到了它做平拋運動時中間某一段運動軌跡如圖所示,a、b、c三點的位置在運動軌跡上已標出(g=10m/s2),則:

(1)小球平拋的初速度大小為________m/s;

(2)小球在b點的速度大小為________m/s

(3)小球從拋出點運動到c點的時間t2=_______s。

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