【题目】如图所示为“验证动量守恒定律”实验的装置示意图,现有带光滑圆弧轨道的粗糙水平桌面,物块A、B(A的质量大于B的质量)。实验操作步骤如下:
(a)在圆弧轨道上距离桌面h高处让A由静止滑下,在水平桌面上不放B的情况下,A一直沿水平桌面运动到C处静止;
(b)再让A从圆弧轨道上距离桌面h高处由静止滑下,在桌面与圆弧轨道相接处放上B,使A与B碰撞,碰撞后A、B继续运动直至分别停止在D、E处;
(c)重复多次以上实验步骤,并记录实验数据,选取自己认为最理想的实验结果进行研究,根据该实验设计,回答下列问题:
(1)实验中除了要测量物块A的质量mA、物块B的质量mB,还需测量的物理量有______________________________________(写出物理量名称及表示符号);据实验测量出的数据和测量的物理量写出可以验证动量守恒定律的表达式:________________________。
(2)关于误差分析和实验测量,下列说法正确的是________。
A.A与B发生弹性碰撞还是非弹性碰撞,对实验结果有一定的影响
B.如果A与B发生的碰撞不是正碰,对实验结果有一定的影响
C.实验中所用的圆弧轨道不是真正的光滑,对实验的结果影响不大
D.实验中必须测量A起始位置距离桌面的高度
【答案】碰撞前A在桌面上滑行的位移为x,碰撞后A、B在桌面上滑行的距离xA、xB mA=mA+mB BC
【解析】
(1)[1][2]设碰撞前A在桌面上滑行的位移为x,碰撞后A、B在桌面上滑行的距离分别为xA、xB,滑块在桌面上运动过程,由动能定理得:
-μmAgx=0-mA
-μmAgxA=0-mA
-μmBgxB=0-mB
解得:
v0=,vA=,vB=
碰撞过程系统动量守恒,由动量守恒定律得:
mAv0=mAvA+mBvB
整理得:
mA=mA+mB
故实验需要测量:碰撞前A在桌面上滑行的位移为x,碰撞后A、B在桌面上滑行的距离xA、xB。
(2)[3]A.不论是弹性碰撞还是非弹性碰撞,碰撞过程系统动量都守恒,A与B发生弹性碰撞还是非弹性碰撞,对实验结果没有影响,故A错误;
B.两物体应发生对心正碰,如果A与B发生的碰撞不是正碰,对实验结果有一定的影响,故B正确;
C.圆弧轨道是否光滑对滑块在桌面上的运动没有影响,实验中所用的圆弧轨道不是真正的光滑,对实验的结果影响不大,故C正确;
D.由mA=mA+mB可知,实验需要测量的是滑块在桌面上滑行的距离,而不需要测量A起始位置距离桌面的高度,故D错误。
故选BC。
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【题目】如图所示,一对杂技演员荡秋千(均视为质点),女演员由与悬点O1等高的A位置静止摆下,男演员从平台上D点静止摆下,某时刻女演员摆到最低点B时离开秋千,到达C点(男演员下摆的最低点)刚好被男演员接住,最后二者恰好摆回到平台D点。已知男、女演员均在同一竖直平面内运动,其质量分别为2m和m,其余质量忽略不计,秋千的绳长分别为l和2l,O1与O2等高,空气阻力不计,重力加速度为g。求:
(l)女演员摆到最低点B的速度;
(2)秋千绳O2D与竖直方向的夹角;
(3)若男演员接住女演员用时t,此过程女演员对男演员的平均作用力。
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【题目】利用电场、磁场可以控制带电粒子的运动。 如图所示,在平面直角坐标系xOy中,有一个半径为r的圆形区域,其圆心坐标为 (r,0)。在这个区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。 在直线y = - r的下方,有水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E。 一质子从O点沿x轴正方向射入磁场,在磁场中做半径为r的匀速圆周运动。已知质子的质量为m,电荷量为+q,不计质子的重力。求:
(1)运动轨迹由哪两个图形构成;
(2)质子在磁场中运动时速度的大小υ;
(3)质子离开磁场后经多长时间到达y轴;
(4)质子运动到y轴时距O点的距离L。
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【题目】2016年2月11日,美国科学家宣布探测到引力波,根据科学家们的推测,双星的运动是产生引力波的来源之一.假设宇宙中有一由a、b两颗星组成的双星系统,这两颗星绕它们连线上的某一点在万有引力作用下做匀速圆周运动,测得a星的周期为T,a、b两星间的距离为,轨道半径之差为△r,已知a星的轨道半径大于b星的轨道半径,则
A. b星的周期为
B. b星的线速度大小为
C. a、b两星的轨道半径之比为
D. a、b两星的质量之比为
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【题目】下列说法正确的是________
A. 分子间距离减小时,分子势能一定增大
B. 单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点
C. 在绝热压缩和等温压缩过程中,气体内能均不变
D. 机械能可以全部转化为内能,内能也可以全部转化为机械能
E. 当人们感到干燥时,空气的相对湿度一定较小
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【题目】用单摆测定重力加速度的实验如图所示。
①组装单摆时,应在下列器材中选用(选填选项前的字母) 。
A.长度为1m左右的细线 B.长度为30cm左右的细线
C.直径为1.8cm的塑料球 D.直径为1.8cm的铁球
②测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t。则重力加速度g= (用L,n,t表示)
③下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。
组次 | 1 | 2 | 3 |
摆长L/cm | 80.00 | 90.00 | 100.00 |
50次全振动时间t/s | 90.0 | 95.5 | 100.5 |
振动周期T/s | 1.80 | 1.91 | |
重力加速度g/(m·s-2) | 9.74 | 9.73 |
请计算出第3组实验中的T= s,g= m/s2
④用多组实验数据做出T2-L图像,也可以求出重力加速度g,已知三位同学做出的T2-L图线的示意图如图3中的a,b,c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下列分析正确的是(选填选项前的字母)( )
A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
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【题目】示波器的核心部件是示波管,其内部抽成真空,图是它内部结构的简化原理图。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。炽热的金属丝可以连续发射电子,电子质量为m,电荷量为e,发射出的电子由静止经电压加速后,从金属板的小孔O射出,沿OO’进入偏转电场,经偏转电场后打在荧光屏上。偏转电场时由两个平行的相同金属极板M、N组成,已知极板的长度为L,两板间的距离为d,极板间电压为,偏转电场极板的右端到荧光屏的距离也为L。不计电子受到的重力和电子之间的相互作用。
(1)求电子从小孔O穿出时的速度大小;
(2)若M、N两板间电压u随时间t的变化关系如图2所示,电子打在荧光屏上形成一条亮线,电子穿过偏转电场的时间远小于交流电的周期T,且电子能全部打到荧光屏上,求电子打在荧光屏上亮线的长度s。
(3)让氢原子核(质量为m,电量为e)和氦原子核(质量为4m,电量为2e)的混合物由静止开始经过同一加速电场加速,然后在同一偏转电场里偏转,它们是否会分离为两股粒子束?请通过计算说明。
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【题目】如图所示,在真空中水平直线上相距0.5m的AB两点固定点电荷和,带正电,在垂直AB的直线上有C、D两点,AD间距0.4m,BD间距0.3m,在D点有一点电荷q,可在竖直面内以C点为圆心做圆周运动,在D点所受电场力指向C,如下说法正确的是(不计重力)( )
A.q带正电,带负电且
B.q带负电,带正电且
C.点电荷q做匀速圆周运动
D.q所在的轨迹圆一定与某一等势面重合
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【题目】图甲所示是大型机械厂里用来称重的电子吊秤,其中实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理是:挂钩上挂上重物,传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变,拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化,再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成将所称物体重量变换为电信号的过程。
(1)简述拉力敏感电阻丝的阻值随拉力变化的原因_______________________________。
(2)小明找到一根拉力敏感电阻丝RL,其阻值随拉力变化的图像如图乙所示,再按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E约15V,内阻约2Ω;灵敏毫安表量程为10mA,内阻约5Ω;R是电阻箱,最大阻值是9999Ω;RL接在A、B两接线柱上,通过光滑绝缘滑环可将重物吊起,接通电路完成下列操作。
a.滑环下不吊重物时,调节电阻箱,当电流表为某一合适示数I时,读出电阻箱的读数R1;
b.滑环下吊上待测重物,测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ;
c.调节电阻箱,使_______,读出此时电阻箱的读数R2;
d.算得图乙直线的斜率k和截距b;
则待测重物的重力G的表达式为G=_____(用以上测得的物理量表示),测得θ=53°(sin53°=0.8,cos53°=0.6),R1、R2分别为1052Ω和1030Ω,结合乙图信息,可得待测重物的重力G=_____N(结果保留三位有效数字)。
(3)针对小明的设计方案,为了提高测量重量的精度,你认为下列措施可行的是____________。
A.将毫安表换成量程不同,内阻更小的毫安表
B.将毫安表换成量程为10μA的微安表
C.将电阻箱换成精度更高的电阻箱
D.适当增大A、B接线柱之间的距离
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