题目内容

如图1所示,用“碰撞试验器”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.

(1)试验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通过仅测量
C
C
(填选项前的序号),间接地解决这个问题.
A.小球开始释放高度h  B.小球抛出点距地面得高度H  C.小球做平抛运动的射程
(2)图1中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影.实验时,先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP.然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复.接下来要完成的必要步骤是
A、D、E
A、D、E
.(填选项前的符号)
A.用天平测量两个小球的质量m1、m2      
B.测量小球m1开始释放高度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
(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为
m1?OM+m2?ON=m1OP
m1?OM+m2?ON=m1OP
(用②中测量的量表示);若碰撞是弹性碰撞.那么还应满足的表达式为
m1?OM2+m2?ON2=m1OP2
m1?OM2+m2?ON2=m1OP2
(用②中测量的量表示).
(4)经测定,m1=45.0g,m2=7.5g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图2所示.碰撞前、后m1-的动量分别为p1与p1′,则p1:p1′=
14
14
:11;若碰撞结束时m2的动量为p2′,则p1′:p2′=11:
2.9
2.9
.实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值
P1P1+P2
1.01
1.01
分析:验证动量守恒定律实验中,质量可测而瞬时速度较难.因此采用了落地高度不变的情况下,水平射程来反映平抛的初速度大小,所以仅测量小球抛出的水平射程来间接测出速度.过程中小球释放高度不需要,小球抛出高度也不要求.最后可通过质量与水平射程乘积来验证动量是否守恒.
解答:解:(1)验证动量守恒定律实验中,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是通过落地高度不变情况下水平射程来体现速度.故答案是C
  (2)实验时,先让入射球ml多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP.然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球ml从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复.测量平均落点的位置,找到平抛运动的水平位移,因此步骤中D、E是必须的,而且D要在E之前.至于用天平秤质量先后均可以.所以答案是ADE或DEA
 (3)设落地时间为t,则v0=
OP
t
,v1=
OM
t
,v2=
ON
t

而动量守恒的表达式是m1v0=m1v1+m2v2
动能守恒的表达式是
1
2
m02=
1
2
m1v12+
1
2
m2v22
所以若两球相碰前后的动量守恒,则m1?OM+m2?ON=m1?OP成立,
若碰撞是弹性碰撞,动能是守恒的,则有m1?OM2+m2?ON2=m1?OP2成立;
(4)碰撞前后m1动量之比:
P1
P1
=
OP
OM
=
44.8
35.2
=
14
11

P1
P2
=
m1×OM
m2×ON
=
45.0×35.2
7.5×55.68
=
11
2.9

P1
P1′+P2
=
m1×OP
m1×OM+m2×ON
=1.01(1~1.01均正确).
故答案为:①C; ②ADE或DEA;③m1?OM+m2?ON=m1OP; m1?OM2+m2?ON2=m1OP2;④14;2.9;1.01.
点评:验证动量守恒定律中,学会在相同高度下,水平射程来间接测出速度,并利用动能守恒定律来解最大速度.
练习册系列答案
相关题目
(Ⅰ)如图1所示为“验证碰撞中动量守恒”实验的装置示意图.
(1)实验中小球A质量为mA,小球B的质量为mB,它们的关系是mA
mB
(2)实验前需要进行如下调节:
①固定斜槽时,应使斜槽末端
切线水平
切线水平

②调整小支柱到槽口的距离和高度时要达到以下要求:当入射小球放在斜槽末端,被碰小球放在支柱上时,调整支柱,使两球
接触
接触
,并且使两球的球心
在同一水平直线上
在同一水平直线上

(3)实验中应使A球每次均在斜槽上
同一
同一
从静止释放;
(4)已用游标卡尺测得小球直径为2.14cm,实验中小球的落点情况如图2所示,入射球A与被碰球B的质量比为mA:mB=3:2,则实验中碰撞结束时刻两球动量大小之比pA:pB=
1:2
1:2


(Ⅱ)一种电池(电动势约为9V,内阻约为50Ω),允许输出的最大电流为50mA.为了测定这个电池的电动势和内电阻,实验室备有电压表V,内阻很大,对电路的影响可以忽略;电阻箱R,阻值范围是0-9999.9Ω;保护电阻R0,开关、导线若干.
①实验室中备有的定值电阻R0有以下几种规格:
A.10Ω,2.5WB.100Ω,1W
C.200Ω,1WD.2000Ω,5W
实验时,保护电阻R0应选用
C
C
(填字母代号)较好.
②画出测电源电动势和内电阻的电路图.
③写出需要测量的物理量的名称(用符号表示)
U1、R1、U2、R2
U1、R1、U2、R2

④写出计算内电阻的表达式r=
 r=
R1R2(U1-U2)
U2R1-U1R2
-R0
 r=
R1R2(U1-U2)
U2R1-U1R2
-R0
(2010?海淀区一模)I. 如图1所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置.
①下列说法中不符合本实验要求的是
A
A
.(选填选项前面的字母)
A.入射球比靶球质量大或者小均可,但二者的直径必须相同
B.在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一高度由静止释放
C.安装轨道时末端必须水平

D.需要的测量仪器有天平和刻度尺
②实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为O点,经多次释放入射球,在记录纸上找到了两球的平均落点位置M、P、N,并测得它们到O点的距离分别为
.
BM
.
OP
.
ON
.已知入射球的质量为m1,靶球的量为m2,则需验证的以上各量间的关系式是
m1
.
OP
=m1
.
OM
+m
2
.
ON
m1
.
OP
=m1
.
OM
+m
2
.
ON

II.用一段长为80cm的金属丝做“测定金属的电阻率”的实验.
①用螺旋测微器测量金属丝的直径,结果如图③所示,读数为
0.935
0.935
mm.
②用多用电表的欧姆挡粗测电阻丝的电阻,结果如图②所示,阻值约为
6
6
Ω.
③在用电压表和电流表测金属丝的电阻时,提供下列供选择的器材:
A.直流电源(电动势约为4.5V,内阻很小)
B.电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ)
C.电压表(量程0~15V,内阻约15kΩ)
D.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.125Ω)
E.电流表(量程0~3A,内阻约0.025Ω)
F.滑动变阻器(阻值范围0~15Ω,额定电流1A)
G.滑动变阻器(阻值范围0~500Ω,额定电流2A)
H.开关、导线.
要求有较高的测量精度,并能测得多组数据,在供选择的器材中,电流表应选择
D
D
,电压表应选择
B
B
,滑动变阻器应选择
F
F
.(填字母代号)
④根据上面选择器材,完成图④中实验电路的连接.
(1)如图1所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置.
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①下列说法中不符合本实验要求的是
 
.(选填选项前面的字母)
A.入射球比靶球质量大或者小均可,但二者的直径必须相同
B.在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一高度由静止释放
C.安装轨道时,轨道末端必须水平
D.需要使用的测量仪器有天平和刻度尺
②实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为O点,经多次释放入射球,在记录纸上找到了两球平均落点位置为M、P、N,并测得它们到O点的距离分别为OM、OP和ON.已知入射球的质量为m1,靶球的质量为m2,如果测得m1?
.
OM
+m2?
.
ON
近似等于
 
,则认为成功验证了碰撞中的动量守恒.
(2)用一段长为80cm的金属丝做“测定金属的电阻率”的实验.
①用多用表粗测电阻丝的电阻,结果如图2所示,由此可知电阻丝电阻的测量值约为
 
Ω.
②用螺旋测微器测量金属丝的直径,结果如图3所示,由此可知金属丝直径的测量结果为
 
mm.
③在用电压表和电流表测金属丝的电阻时,提供下列供选择的器材:
A.直流电源(电动势约为4.5V,内阻很小)
B.电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ)
C.电压表(量程0~15V,内阻约15kΩ)
D.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.125Ω)
E.电流表(量程0~3A,内阻约0.025Ω)
F.滑动变阻器(阻值范围0~15Ω,最大允许电流1A)
G.滑动变阻器(阻值范围0~200Ω,最大允许电流2A)
H.开关、导线.
要求有较高的测量精度,并能测得多组数据,在供选择的器材中,电流表应选择
 
,电压表应选择
 
,滑动变阻器应选择
 
.(填字母代号)
④根据上面选择的器材,完成图4中实验电路的连接.

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