题目内容

(1)如图1为实验室中验证动量守恒实验装置示意图
①因为下落高度相同的平抛小球(不计空气阻力)的
飞行时间
飞行时间
相同,所以我们在“碰撞中的动量守恒”实验中可以用
飞行时间
飞行时间
作为时间单位,那么,平抛小球的
水平位移
水平位移
在数值上等于小球平抛的初速度
②入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的下列说法中,正确的是
C
C

A、释放点越低,小球受阻力小,入射小球速度小,误差小
B、释放点越低,两球碰后水平位移小,水平位移测量的相对误差越小,两球速度的测量越准确
C、释放点越高,两球相碰时相互作用的内力越大,碰撞前后系统的动量之差越小,误差越小
D、释放点越高,入射小球对被碰小球的作用越小,误差越小
③为完成此实验,以下所提供的测量工具中必需的是
AC
AC
.(填下列对应的字母)
A、直尺     B、游标卡尺       C、天平      D、弹簧秤       E、秒表
④设入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,P为碰前入射小球落点的平均位置,则关系式(用m1、m2及图中字母表示)
m1
.
OP
=m1
.
OM
+m2
.
ON
m1
.
OP
=m1
.
OM
+m2
.
ON
成立,即表示碰撞中动量守恒.
⑤在实验装置中,若斜槽轨道是光滑的,则可以利用此装置验证小球在斜槽上下滑过程中机械能守恒,这时需要测量的物理量有:小球释放初位置到斜槽末端的高度差h1;小球从斜槽末端做平抛运动的水平位移s、竖直高度h2,则所需验证的关系式为:
s2=4h1h2
s2=4h1h2

(2)一位同学设计了用打点计时器测量木块与长木板间的动摩擦因数的实验,实验装置如图2所示:
长木板处于水平,装砂的小桶(砂量可调整)通过细线绕过定滑轮与木块相连接,细线长大于桌面的高度,用手突然推动木块后,木块拖动纸带(图中未画出纸带和打点计时器)沿水平木板运动,小桶与地面接触之后,木块在木板上继续运动一段距离而停下.在木块运动起来后,打开电源开关,打点计时器在纸带上打下一系列的点,选出其中的一条纸带,图中给出了纸带上前后两部记录的打点的情况.
纸带上1、2、3、4、5各计数点到0的距离如下表所示:
纸带上1-5读数点到0点的距离   单位:cm
1 2 3 4 5
前一部分 4.8 9.6 14.4 19.2 24.0
后一部分 2.04 4.56 7.56 11.04 15.00
由这条纸带提供的数据,可知
①木块与长木板间的动摩擦因数μ=
0.3
0.3

②若纸带上从第一个点到最后一个点的距离是49.2cm,则纸带上这两个点之间应有
实际打点数为30个
实际打点数为30个
个点.
分析:(1)通过实验的原理确定需要的测量工具,小球碰撞后做平抛运动,抓住平抛运动的时间相等,小球飞行的水平距离来代表小球的水平速度来验证动量守恒定律.
   释放点越低,入射小球速度小,读数的相对误差大;释放点越高,两球相碰时相互作用的内力越大,碰撞前后系统的动量之差越小,误差越小;
   根据实验使用的理论公式,确定需要使用的测量器材;
(2)小桶落地后,木块仅在滑动摩擦力作用下做匀减速运动,求出此时的加速度结合牛顿第二定律即可求解动摩擦因数;
   木块先匀速后匀减速,根据运动学公式列式后联立求解.
解答:解:(1)①小球碰撞后做平抛运动,小球做平抛运动的高度相同,小球做平抛运动的飞行时间t相同,小球的水平位移s=vt与初速度v成正比,可以用小球飞行的水平距离来代表小球的水平速度.
②释放点越低,入射小球速度小,读数的相对误差大;释放点越高,两球相碰时相互作用的内力越大,碰撞前后系统的动量之差越小,误差越小;故只有选项C正确;
③由图示可知,P点是入射球碰前的落地点,M点是入射球碰后的落地点,N点是被碰球碰后的落地点,
可以用OP、OM、ON分别代表入射球碰前与碰后、被碰球碰后的速度,因此该实验验证动量守恒的表达式为:m1
.
OP
=m1
.
OM
+m2
.
ON

从上式中可以看出,需要测量的物理量是小球的质量和三段距离,所以需要的工具是天平和刻度尺.故选:AC
④由③的分析可得,关系式m1
.
OP
=m1
.
OM
+m2
.
ON
成立,即表示碰撞中动量守恒
⑤小球在斜槽上下滑的过程减小的机械能为:mgh1
小球离开斜槽后做平抛运动,运动的时间t,则:h2=
1
2
gt2
,水平方向的位移:s=vt;
整理得:v=
s
t
=s?
g
2h2

若要验证小球在斜槽上下滑过程中机械能守恒,即mgh1=
1
2
mv2=
1
2
m(s?
g
2h2
)2=
gs2
4h2

整理得:s2=4h1h2
(2)①由带上的计数点可知:木块在前一段时间内做匀速直线运动,速度为:v=
△S
△t
=
0.24
0.02×10
m/s=1.2
m/s.
当砂桶触地后木块做匀减速直线运动,加速度设为a,由△s=aT2,可得加速度为a=
△S
T2
=
0.48×10-2
0.042
m/s2=3.0
m/s2
砂桶触地后,木块在长木板上水平方向只受滑动摩擦力的作用,做匀减速直线运动,有:μmg=ma
解得动摩擦因数:μ=0.3 
②设木块从第一个计数点到最后停下来,前一段作匀速直线运动的时间设为t1,后一段做匀减速运动的时间设为t2,总位移为:
s=vt1+vt2-
1
2
at22 
且v=at2  
代入s=49.2cm解得:t2=0.40 s,t1=0.21s
从第一个计数点到最后停下来,打点计时器打的点数为n=
t1+t2
0.02
=30.5

纸上从第一个点到最后一个点间的点数为30个.
故答案为:(1)①飞行时间,飞行时间,水平位移; ②C;③AC; ④m1
.
OP
=m1
.
OM
+m2
.
ON
; ⑤s2=4h1h2
(2)①μ=0.3;②实际打点数为30个.
点评:(1)本实验主要是要把动量守恒用水平方向的位移表示出来,同学们一定要注意掌握,因为这是本实验的一个重要的技巧.
(2)本题关键明确滑块的运动规律,然后根据运动学公式列式后联立求解,较难..
练习册系列答案
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Ⅰ为了测定滑块和桌面之间的动摩擦因数,某同学设计了如图1所示的实验装置.其中,a是质量为m的滑块(可视为质点),b是可以固定于桌面的滑槽(滑槽末端与桌面相切).第一次实验时,将滑槽固定于水平桌面的右端,滑槽的末端与桌面的右端M对齐,让滑块a从滑槽上最高点由静止释放滑下,落在水平地面上的P点;第二次实验时(如图3),将滑槽固定于水平桌面的左端,测出滑槽的末端N与桌面的右端M的距离为L,让滑块再次从滑槽上最高点由静止释放滑下,落在水平地面上的P'点.已知当地重力加速度为g,不计空气阻力.
(1)实验还需要测量的物理量(用文字和字母表示):
MO的高度h、OP的距离x1、OP′的距离x2
MO的高度h、OP的距离x1、OP′的距离x2

(2)写出滑块与桌面间的动摩擦因数的表达式是(用测得的物理量的字母表示):μ=
x12-x22
4hL
x12-x22
4hL

Ⅱ某实验室提供的实验器材如下:
A.一节干电池E(电动势1.5V,内阻约0.5Ω)
B.一块电压表V(量程0~1V,内阻约1kΩ)
C.一块电流表mA(量程0~4mA,内阻在40Ω~90Ω之间)
D.一个定值电阻R0(电阻200Ω,允许的最大电流为0.5A)
E.一个滑动变阻器R(最大电阻10Ω,允许的最大电流为1A)
F.一个单刀单掷开关S,导线若干
为了扩大其中的电流表mA的量程,需要先测出电流表的内阻.为此,某同学根据提供的器材设计了一种利用伏安法进行测量的较为合理的电路,并在试验中正确操作,测出了几组数据,做出了电压表的示数U和电流表的示数I的关系图线(如图3).
(1)请你根据提供的器材和该同学的测量数据在图乙的虚线框中(如图4)画出该同学设计的实验电路图(需标注各元件的符号);
(2)该同学测出的mA表的内阻
50.0
50.0
Ω.(结果保留3位有效数字)
(1)利用图1中所示的装置可以研究自由落体运动.实验中需要调整好仪器,接通打点计时器的电源,松开纸带,使重物下落.打点计时器会在纸带上打出一系列的小点.
①为了测得重物下落的速度和加速度,还需要的实验器材有
C
C
.(填入正确选项前的字母)
A.天平    B.秒表    C.米尺     D.弹簧测力计

②打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上,图2为实验中打出的一条纸带,从起始点O开始,将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C、D….打点计时器打F点时,重物下落的速度为
1.16
1.16
m/s,该重物下落的加速度为
9.60
9.60
m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)某兴趣小组为了测量一待测电阻Rx的阻值,准备先用多用电表粗测出它的阻值,然后再用伏安法精确地测量.实验室里准备了以下器材:
A.多用电表
B.电压表Vl,量程3V,内阻约5kΩ
C.电压表V2,量程15V,内阻约25kΩ
D.电流表Al,量程0.6A,内阻约0.2Ω
E.电流表A2,量程3A,内阻约0.04Ω
F.电源,电动势E=4.5V
G.滑动变阻器Rl,最大阻值5Ω,最大电流为3A
H.滑动变阻器R2,最大阻值200Ω,最大电流为1.5A
I.电键S、导线若干
①在用多用电表粗测电阻时,该兴趣小组首先选用“×10”欧姆挡,其阻值如图3(甲)中指针所示,为了减小多用电表的读数误差,多用电表的选择开关应换用
“×1”
“×1”
欧姆挡;
②按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时,其阻值如图3(乙)中指针所示,则Rx的阻值大约是
9
9
Ω;

③在用伏安法测量该电阻的阻值时,要求尽可能准确,并且待测电阻的电压从零开始可以连续调节,则在上述提供的器材中电压表应选
B
B
;电流表应选
D
D
;滑动变阻器应选
G
G
.(填器材前面的字母代号)
④在虚线框内画出用伏安法测量该电阻的阻值时的实验电路图.

(1)如图1所示为“探究加速度与物体受力与质量的关系”实验装置图.图中A为小车,B为装有砝码的小桶,C为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与打点计时器相连,打点计时器接50HZ交流电.小车的质量为m1,小桶及砝码的总质量为m2,实验过程中用小桶和砝码受到的重力当作小车所受的合外力.

①下列说法正确的是______.
A.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力
B.实验时应先接通打点计时器电源,再释放小车
C.本实验m2应远大于m1
D.在用图象探究加速度与质量关系时,应作a-数学公式图象
②实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a一F图象,可能是图2中的图线______.(选填“甲”、“乙”、“丙”)
③如图3所示为某次实验得到的纸带,纸带中相邻计数点间的距离已标出,相邻计数点间还有四个点没有画出.由此可求得小车的加速度大小______m/s2.(结果保留三位有效数字)
(2)在“测定某电阻丝的电阻率”实验中①用螺旋测微器测量电阻丝直径,如图4所示,则电阻丝的直径是______ mm.
②用多用表的欧姆挡粗测电阻丝的阻值,已知电阻丝阻值很大,约为20kΩ.下面给出的操作步骤中,合理的实验步骤顺序是______(填写相应的字母)
a.将两表笔短接,调节欧姆挡调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度
b.将两表笔分别连接到被测电阻丝的两端,读出阻值后,断开两表笔
c.旋转选择开关,使其尖端对准欧姆挡的“×1k”挡
d.旋转选择开关,使其尖端对准“OFF”挡,并拔出两表笔
③若用电流表和电压表精确测量此电阻丝的阻值,实验室提供下列可供选用的器材:
电压表V(量程3V,内阻约50kΩ)
电流表A1(量程200 μA,内阻约200Ω)
电流表A2(量程5mA,内阻约20Ω)
电流表A3(量程0.6A,内阻约1Ω)
滑动变阻器R(最大值500Ω)
电源E(电动势4.5V,内阻约0.2Ω)
开关S导线
a.在所提供的电流表中应选用______(填字母代号).
b.在图5的虚线框中画出测电阻的实验电路.
④根据上面测得的数据,即可求出该电阻丝的电阻率,若测得电阻丝长度为L,直径为d,在③中正确操作后得到电压表示数为U,电流表示数为I,则该金属丝的电阻率为______.

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