题目内容
11.在利用碰撞做“验证动量守恒定律”的实验中,实验装置如图甲所示,图中斜槽部分与水平槽部分平滑连接,按要求安装好仪器后开始实验.图中设计有一个支柱(通过调整,可使两球的球心在同一水平线上;上面的小球被碰离开后,支柱立即倒下).先不放被碰小球,重复实验若干次:然后把被碰小球静止放在槽的水平部分的前端边缘支柱体B处(槽口),又重复实验若干次,在白纸上记录下挂于槽口的重锤线在记录纸上的竖直投影点和各次实验时小球落点的平均位置,从左至右依次为O、M、P、N点,测得两小球直径相等,并用刻度尺测出OM、OP、ON的长度,入射小球和被碰小球的质量分别为m1、m2,则:(1)两小球的直径用螺旋测微器核准相等,测量结果如图乙所示,则两小球的直径均为D=1.2904cm;
(2)当所测的物理量满足表达式m1OP=m1OM+m2(ON-D)(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;
(3)某次实验得出小球的落点情况如图丙所示,图中数据单位统一,假设碰撞动量守恒,两小球质量之比m1:m2=4:1.
分析 (1)螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.
(2)根据动量守恒定律求出实验需要验证的表达式,然后根据表达式分析答题;
(3)由图得出两小球的水平射程,再根据(2)中所得公式进行分析求出质量之比.
解答 解:(1)螺旋测微器的固定刻度读数为12.5mm,可动刻度读数为0.01×40.5mm=0.405mm,
所以最终读数为:12.5mm+0.405mm=12.905mm
(2)由动量守恒定律可知,如果动量守恒,则应保证:
m1v=m1v1+m2v2;
因为平抛运动的时间相等,则水平位移可以代表速度,OP是A球不与B球碰撞平抛运动的位移,该位移可以代表A球碰撞前的速度,OM是A球碰撞后平抛运动的位移,该位移可以代表碰撞后A球的速度,(ON-D)是碰撞后B球的水平位移,该位移可以代表碰撞后B球的速度,当所测物理量满足表达式m1•OP=m1•OM+m2•(ON-D),说明两球碰撞遵守动量守恒定律;
(3)由图2所示可知,OP=25.70cm,OM=15.70cm,ON=41.29cm.小球的直径D=12.905mm
如果两球碰撞过程动量守恒,则:m1OP=m1OM+m2(ON-D),
代入数据求得:m1:m2=4:1
故答案为:(1)12.905;(2)m1OP=m1OM+m2(ON-D),(3)4:1.
点评 本题主要考查了“验证动量守恒定律”的实验的原理及要求以及数据处理等基础知识,掌握实验原理、应用动量守恒定律求出实验需要验证的表达式即可正确解题.注意小球2平抛的起点在水平面上的投影在O点后相距D处.
练习册系列答案
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1.下列说法中正确的是( )
A. | 感抗是由于电流变化时在线圈中产生了自感电动势,阻碍电流的变化 | |
B. | 高频扼流圈作用是“通低频,阻高频”,这种线圈一般匝数较多 | |
C. | 当电容器接到交流电源上时,因为有自由电荷通过电容器,电路中才有交变电流 | |
D. | 电容越大,电流频率越高,容抗越小 |
16.如图所示是玻尔模型的氢原子能级图.现有一群处于能级n=4上的氢原子,则( )
A. | 氢原子由n=4跃迁至n=1时,辐射出的光子波长最大 | |
B. | 使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量 | |
C. | 一个氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级,放出光子,能量减少,氢原子核外电子的动能减小 | |
D. | 若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该金属板发生光电效应. |
16.某实验小组用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.
(1)按要求安装好装置,按正确的实验步骤操作,重物由静止下落后打出的纸带如图乙所示,O为纸带下落的起始点,每相邻两计数点间还有4个计时点未标出,已知打点计时器所用交流电的频率为f=50Hz.查得当地的重力加速度为g=9.8m/s2,小组成员甲同学用vD2=2ghOD,求D点速度,乙同学用vD=$\frac{{x}_{BF}f}{20}$求D点速度.其中所选的方法正确的是乙(填“甲”或“乙”).按正确的方法求得D点的速度填入表格,并根据表格中的数值在坐标纸中作出v-t图象.
(2)由图象求得重物下落的加速度为8.75m/s2,由此判断重物下落过程中机械能减小(填“增大”或“减小”),原因是受到空气阻力和纸带受到的摩擦阻力.
(3)若根据表格中的各点瞬时速度及对应的下落高度h,以v2为纵轴,以h为横轴建立坐标系,描点作图,若所有的操作均正确,则得到的v2-h图象应是C.
(1)按要求安装好装置,按正确的实验步骤操作,重物由静止下落后打出的纸带如图乙所示,O为纸带下落的起始点,每相邻两计数点间还有4个计时点未标出,已知打点计时器所用交流电的频率为f=50Hz.查得当地的重力加速度为g=9.8m/s2,小组成员甲同学用vD2=2ghOD,求D点速度,乙同学用vD=$\frac{{x}_{BF}f}{20}$求D点速度.其中所选的方法正确的是乙(填“甲”或“乙”).按正确的方法求得D点的速度填入表格,并根据表格中的数值在坐标纸中作出v-t图象.
计数点 | A | B | C | D | E |
速度v(m•s-1) | 0.96 | 1.91 | 2.86 | 4.27 |
(2)由图象求得重物下落的加速度为8.75m/s2,由此判断重物下落过程中机械能减小(填“增大”或“减小”),原因是受到空气阻力和纸带受到的摩擦阻力.
(3)若根据表格中的各点瞬时速度及对应的下落高度h,以v2为纵轴,以h为横轴建立坐标系,描点作图,若所有的操作均正确,则得到的v2-h图象应是C.
17.下列说法中正确的是( )
A. | 利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机,将海水的一部分内能转化为机械能是可行的 | |
B. | 当分子力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大 | |
C. | 系统在吸收热量时内能一定增大 | |
D. | 叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用 | |
E. | 一定量的理想气体,在压强不变时,分子每秒对单位面积器壁的平均碰撞次数随着温度的降低而减少 |