【题目】在实验室里为了验证动量守恒定律,一般采用如图甲、乙所示的两种装置:
(1)若入射小球质量为m1,半径为r1;被碰小球质量为m2,半径为r2,则____。
A.m1>m2,r1>r2 B.m1>m2,r1<r2
C.m1>m2,r1=r2 D.m1<m2,r1=r2
(2) 图乙中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射小球m1多次从斜轨上S位置由静止释放,找到其平均落点位置P,测量平抛射程OP。然后把被碰小球m2静置于轨道水平部分末端,再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放,与小球m2相碰,并多次重复。空气阻力忽略不计,接下来要完成的必要步骤是_____________。(填选项前的字母)
A.测量两个小球的质量m1、m2 B.测量小球m1开始释放时的高度h
C.测量抛出点距地面的高度H D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E.测量平抛射程OM、ON F.测量两个小球的半径r1、r2
(3)设入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,则在用图甲所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置),所得“验证动量守恒定律”的结论为___________________。(用装置图中的字母表示)
(4)甲、乙两种装置异同点:_________________________
(5)如下图所示,丙同学利用此装置验证动量守恒定律。水平气垫导轨(轨道与滑块间摩擦力忽略不计)上装有两个光电计时装置C和D,可记录遮光片的遮光时间。将滑块A、B静止放在导轨上,该同学按照如下步骤进行试验:
a.测量滑块A的质量,测量滑块B的质量
b.测量滑块A的遮光片的宽度d1,滑块B的遮光片的宽度d2
c.给滑块A一个向右瞬时冲量,让滑块A与静止的滑块B发生碰撞后,B、A依次通过光电计时装置D
d.待B、A完全通过光电计时装置D后用手分别按住
e.记录光电计时电装置C显示的时间t1和装置先后显示的时间t2、t3
按照该同学的操作,若两滑块碰撞前后的动量守恒,其表达式可表示为_______________;两滑块碰撞过程中损失的机械能为___________。
(规律总结)通过实验来“验证动量守恒定律”,不论采用何种方法,都要测得系统内物体作用前后的“速度”,请比较分析甲丙两名同学的实验方案,分别说明在测得“速度”的方法上有何不同?___________
【答案】(1)C (2)ADE (3)m1OP=m1OM+m2ON. (4)甲图中被碰小球是放在支架上的,所以平抛的水平位移应该是O′N. (5) 甲同学根据平抛运动特点,竖直方向做自由落体运动,相同高度落地时间相同,水平方向做匀速运动,因此用水平射程替代速度,是间接的方法;乙同学是用一小段时间间隔的平均速度 来表示滑块通过光电计时装置的瞬时速度的,利用了极限思想。
【解析】
(1)为保证两球发生对心正碰,两球的半径应相等,为防止碰撞后入射球反弹,入射球的质量应大于被碰球的质量,故选C.
(2)小球离开轨道后做平抛运动,由h=gt2得小球做平抛运动的时间,由于小球做平抛运动时抛出点的高度h相同,则它们在空中的运动时间t相等,验证碰撞中的动量守恒,需要验证:m1v1=m1v1′+m2v2,则:m1v1t=m1v1′t+m2v2t,m1x1=m1x1′+m2x2,由图乙所示可知,需要验证:m1OP=m1OM+m2ON,因此实验需要测量的量有:①入射小球的质量m1和被碰小球的质量m2,分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N,并测量平抛射程OM、ON;故选ADE.
(3)所得“验证动量守恒定律”的结论为: m1OP=m1OM+m2ON.
(4)甲图中被碰小球是放在支架上的,所以平抛的水平位移应该是O′N.
(5)若两滑块相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为:mAv1=mAv2+mBv3
三个速度分别为:,,,
联立可得:;
两滑块碰撞过程中损失的机械能:
根据实验的原理可知,甲同学根据平抛运动特点,竖直方向做自由落体运动,相同高度落地时间相同,水平方向做匀速运动,因此用水平射程替代速度,是间接的方法;乙同学是用一小段时间间隔的平均速度来表示滑块通过光电计时装置的瞬时速度的,利用了极限思想。
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【题目】将质量为m的小球甲和质量为2m的小球乙,分别从离地高度为h、2h 处同时由静止释放,不计空气阻力和小球与地面碰撞的时间,碰撞后小球速度大小不变。则下列说法正确的是( )
A. 甲乙两球空中下落的加速度比之等于1:2
B. 甲乙第一次落地时速度大小之比等于1:2
C. 甲乙与地面第一次碰撞前下落的时间之比为1:2
D. 从开始下落计时时两球第一次在空中相遇
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【题目】如图甲所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L1=1m,导轨平面与水平面成θ=30°角,上端连接阻值R=1.5Ω的电阻,质量为m=0.2Kg、阻值r=0.5Ω的金属棒放在两导轨上,距离导轨最上端为L2=4m,棒与导轨垂直并保持良好接触。整个装置处于一匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。为保持ab棒静止,在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F,g=10m/s2求:
(1)当t=1s时,棒受到安培力F安的大小和方向;
(2)当t=1s时,棒受到外力F的大小和方向;
(3)4s后,撤去外力F,金属棒将由静止开始下滑,这时用电压传感器将R两端的电压即时采集并输入计算机,在显示器显示的电压达到某一恒定值后,记下该时刻棒的位置,测出该位置与棒初始位置相距2m,求棒下滑该距离过程中通过金属棒横截面的电荷量q.
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【题目】如图,由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0℃的水槽中,B的容积是A/4倍。阀门S将A和B两部分隔开.A内为真空,B和C内都充有气体.U形管内左边水银柱比右边的低50mm.打开阀门S,整个系统稳定后,U形管内左右水银柱高度相等。假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积。
(i)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位)
(ii)将右侧水槽的水从0℃加热到一定温度时,U形管内左右水银柱高度差又为40mm,求加热后右侧水槽的水温。
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【题目】如图所示的正方形区域abcd,e、f分别为ad边和ab边的中点。三角形acd区域内有垂直纸面向外的匀强磁场。b点放置粒子源,带正电的粒子以不同的速率沿bd方向射出。忽略粒子间的相互作用,不计重力,粒子运动轨迹可能经过
A.a点B.d点
C.e点D.f点
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【题目】现有毛玻璃A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在下图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C放在光具座的最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_____、A。
(2)实验的步骤有:
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒的轴线把屏照亮;
②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;
③用米尺测量双缝到屏的轴线上;
④用测量头测量数条亮纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意单缝和双缝间的距离约为5cm~10cm和_____。
(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹的中心对齐此时如图乙所示轮上的示数为____mm,求得相邻亮纹的间距△x为_____mm。
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【题目】多用电表欧姆挡内部电路如图甲所示,某实验小组利用滑动变阻器和毫安表测量某一多用电表“×10Ω”挡内部电源的电动势E,实物电路如图乙。
(1)把多用表选择旋钮拨到欧姆挡的“×1Ω”位置,将红、黑表笔短接后进行________________。
(2)正确连接图乙的电路后,将滑动变阻器的阻值调至最__________(选填“大”或“小”),闭合开关,调节滑动片P,获取几组多用电表的电阻读数和毫安表的电流读数并记录。若某次实验毫安表的电流读数为I,多用电表的示数R如图丙,则多用电表外部接入电路的电阻(即滑动变阻器的电阻和毫安表的内阻之和)为__________Ω。
(3)根据欧姆挡表盘数据,可知多用表“×1Ω”挡内部电路的总内阻为R0=__________Ω。
(4)根据实验原理,该电阻挡内部电源的电动势表达式为E=__________(用I,R和R0表示)。
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【题目】如图所示,a、b两个物体静止叠放在水平桌面上,已知, a、b间的动摩擦因数为μ,b与地面间的动摩擦因数为。巳知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,现对a施加一水平向右的拉力,下列判断不正确的是( )
A. 若a、b两个物体始终相对静止,则力F不能超过
B. 当时, a、b间的摩擦力为
C. 无论力F为何值,b的加速度不会超过
D. 当时,a、b间的摩擦力为
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【题目】如图所示为远距离输电示意图,发电机的输出电压U1及输电线的电阻、理想变压器的匝数均不变,夜幕降临当用户开启的用电器越来越多时。下列表述正确的是( )
A. 升压变压器次级电压U2降低
B. 降压变压器初级电压U3降低
C. 输电线消耗的功率增大
D. 发电机的输出功率不变
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