【题目】某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验;气垫导轨装置如图所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成.
⑴下面是实验的主要步骤:
①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;
②向气垫导轨通入压缩空气;
③接通光电计时器;
④把滑块2静止放在气垫导轨的中间;
⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;
⑥释放滑块1,滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞,碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2,两滑块通过光电门后依次被制动;
⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块1通过光电门1的挡光时间△t1=10.01ms,通过光电门2的挡光时间△t2=49.99ms,滑块2通过光电门2的挡光时间△t3=8.35ms;
⑧测出挡光片的宽度d=5mm,测得滑块1(包括撞针)的质量为ml=300g,滑块2(包括弹簧)质量为m2=200g;
⑵数据处理与实验结论:
①实验中气垫导轨的作用是②碰撞前滑块1的速度v1为m/s;碰撞后滑块1的速度v2为m/s;滑块2的速度v3为 m/s;(结果保留两位有效数字)
③在误差允许的范围内,通过本实验,同学们可以探究出哪些物理量是不变的?通过对实验数据的分析说明理由.(至少回答2个不变量).
a.b. .
【答案】a、大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差.b、保证两个滑块的碰撞是一维的;0.50;0.10;0.60;系统碰撞前后总动量不变;碰撞前后总动能不变
【解析】解:①a、大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差.
b、保证两个滑块的碰撞是一维的. ②滑块1碰撞之前的速度v1= =
=0.50m/s;
滑块1碰撞之后的速度v2= =
=0.10m/s;
滑块2碰撞后的速度v3= =
=0.60m/s;③a、系统碰撞前后总动量不变.
原因:系统碰撞之前的动量m1V1=0.15kgm/s 系统碰撞之后的动量m1V2+m2V3=0.15kgm/s
b.碰撞前后总动能不变.
原因:碰撞前的总动能Ek1=m1V12/2=0.0375J 碰撞之后的总动能Ek2=m1V22/s+m2V32/2=0.0375J,
所以碰撞前后总动能相等.
c.碰撞前后质量不变.
故本题答案为:①a、大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差.b、保证两个滑块的碰撞是一维的. ②0.50,0.10,0.60③a、系统碰撞前后总动量不变.b.碰撞前后总动能不变.c.碰撞前后质量不变.
(1)本实验的误差主要来自于摩擦力,为了减小本实验的误差,使用气垫导轨使两物块只能沿导轨做直线运动,保证了两物块碰撞前后在同一条直线上做一维碰撞,同时气垫导轨的使用减小了摩擦阻力。
(2)因为滑块通过光电门的时间极短,又没滑块做匀速直线运动,根据匀速直线运动公式滑块的宽度除以滑块通过光电门的时间等于滑块通过光电门的速度.
(3)由于发生弹性碰撞,故碰撞过程中动量守恒,动能守恒.
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【题目】如图所示,斜面于水平面间的夹角θ=37°.物体A和B的质量分别为mA=10kg、mB=5kg.A、B间用质量不计的细绳相连.试求:
(1)当斜面光滑时,两个物体的加速度及绳的张力各是多少?
(2)当A和B与斜面间的动摩擦因数为μ=0.2时,两个物体的加速度及绳的张力各是多少?
(3)当A和B与斜面间的动摩擦因数分别为μA=0.2、μB=0.8时,则释放后的开始阶段,两个物体的加速度及绳的张力又各是多少?
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【题目】如图所示,质量为m的木块在恒力F作用下在质量为M的长木板上向右滑行,长木板处于静止状态,已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2,m受到的摩擦力为Ff1,木板受到地面的摩擦力Ff2,则( )
A. Ff1大小为μ1mg,方向向左
B. Ff1大小为F,方向向左
C. Ff2大小为μ2(m+M)g,方向向左
D. Ff2大小为μ1mg,方向向左
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【题目】如图所示,在直角三角形ABC内存在垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出),AB边长度为d,∠C= ,现垂直AB边射入一群质量均为m、电荷量均为q、速度大小均为v的带正电粒子,已知垂直AC边射出的粒子在磁场中运动的时间为t0 , 运动时间最长的粒子在磁场中的运动时间为
,则下列判断中错误的是( )
A.粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为4t0
B.该匀强磁场的磁感应强度大小为
C.粒子在磁场中运动的轨道半径为 d
D.粒子进入磁场时速度大小为
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【题目】物体的加速度有两个表达式和
,关于这两个表达式,下面说法正确的是()
A. a与Δv成正比,与Δt成反比
B. 前一式表示a是描述速度变化的快慢,后式表明a由F与m决定的
C. 两式均为矢量式,前一式中a与Δv方向相同,后一式中a与F方向相同
D. 两式均为矢量式,但a、F、Δv的方向一定相同
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【题目】如图,三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的束光线自O以角入射,第一次到达AB边恰好发生全反射.已知θ=15°,BC边长为2L,该介质的折射率为 .求:
(1)入射角i;
(2)从入射到发生第一次全反射的时间(设光在真空中的速度为c,可能用到sin75°= 或tan15°=2﹣
)
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【题目】如图1所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系:
先安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O.
接下来的实验步骤如下:
步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置;
步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置;
步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.
(1)对于上述实验操作,下列说法正确的是
A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B.斜槽轨道必须光滑
C.斜槽轨道末端必须水平
D.小球1质量应大于小球2的质量
(2)上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量有 .
A.A,B两点间的高度差h1
B.B点离地面的高度h2
C.小球1和小球2的质量m1、m2
D.小球1和小球2的半径r
(3)当所测物理量满足表达式(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.如果还满足表达式(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞时无机械能损失.
(4)完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改造,如图2所示.在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接.使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下,重复实验步骤1和2的操作,得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′.用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l1、l2、l3 . 则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为(用所测物理量的字母表示).
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【题目】一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其P﹣T图象如图所示.下列判断正确的是( )
A.过程ab中气体一定吸热
B.过程bc中气体既不吸热也不放热
C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D.a,b和c三个状态中,状态a分子的平均动能最小
E.b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
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【题目】如图所示,判断实验过程中线圈中有无感应电流.(填“有”或“无”)
①把磁铁插入线圈 感应电流.
②把磁铁放在线圈内不动 感应电流.
③实验表明只要(填“闭合”或“不闭合”)电路内的磁通量发生(填“变化”或“不变”),就会产生感应电流.
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