题目内容

(1)在“探究碰撞中的不变量”的实验中,用半径相同的两小球 ml、m2的碰撞来探究碰撞中的不变量.按图6甲安装好仪器后开始实验,第一次不放被碰小球,第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分,在白纸上记录下重锤位置和各小球落点的平均位置,依次为O、A、B、C,如图乙所示.设入射小球和被碰小球的质量依次为ml、m2,则下列说法中正确的有
 

A.第一、第二次入射小球的落点依次是A、B
B.第二次入射小球和被碰小球将同时落地
C.在这个实验中,我们探究到的碰撞前后相等的量的关系式是ml×OB=m1×OA+m2×OC
D.这个实验的优点是小球的速度可以用小球做平抛运动的水平距离来替代
(2)要求使用下列器材,设计一个电路,使一个约20kΩ的负载电阻两端得到一个准确度较高的50.0mV的微小电压.
提供的实验器材:
A.干电池2节(串联)
B.多用电压表(作为标准电表)的直流2.5V档
C.滑动变阻器(全阻值约50Ω)
D.定值电阻(20.0Ω)
E.电阻箱(0~9999.9Ω)
F.开关,导线若干.
①在图1方框内画出你所设计的电路图.
②简要地写出实验操作方法.答:
 

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分析:入射小球和被碰小球相撞后,被碰小球的速度增大,入射小球的速度减小,都做平抛运动,竖直高度相同,所以水平方向,被碰小球在入射小球的前面.
解答:解:(1)A、入射小球和被碰小球相撞后,被碰小球的速度增大,入射小球的速度减小,碰前碰后都做平抛运动,高度相同,落地时间相同,所以B点是没有碰时入射小球的落地点,A碰后入射小球的落地点,C碰后被碰小球的落地点,故A错误;
B、碰后都做平抛运动,竖直高度相同,所以第二次入射小球和被碰小球将同时落地,故B正确;
C、小球做平抛运动,高度决定时间,故时间相等,设为t,则有:OB=v10t;OA=v1t;OC=v2t
小球2碰撞前静止,即:v20=0;
根据动量守恒得:m1v10t=m1v1t+m2v2t,即m1OB=m1OA+m2OC,所以m1AB=m2OC,故C正确.
D、碰后都做平抛运动,竖直高度相同,所以小球在空中运动的时间是相等的;它们在水平方向的运动是匀速直线运动,所以可以用小球做平抛运动的水平距离来替代
.这是该实验的优点.故D正确.
故选:BCD.
(2)①题目给了一个20Ω的电阻和一个电阻箱,所以可以考虑使用串联电路的分压原理,让负载与定值电阻并联,然后与电阻箱串联,根据串联电路的电压分配计算出电阻箱需要的电阻值,通过测量电阻箱上的电压值得出结论.由于要得到的电压比较小,所以要使用变阻器的分压式接法.根据实验的原理,画出实验原理图如图.
    ②连接实验电路,调节电阻箱R3,使它的电阻为980.0Ω.调节滑动变阻器R1,使标准电压表示数为2.50V.则负载电阻R2两端的电压为50.0mV.
故答案为:(1)BCD (2)①电路如图所示,其中R1为滑动变阻器,R2为定值电阻,R3为电阻箱,R4为负载电阻,E为电池组.②调节电阻箱R3,使它的电阻为980.0Ω.调节滑动变阻器R1,使标准电压表示数为2.50V.则负载电阻R2两端的电压为50.0mV.
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点评:掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系,是解决本题的关键.
练习册系列答案
相关题目
某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来寻找物体相互作用过程中的“不变量”,实验装置如图所示.实验过程如下(“+、-”表示速度方向):
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表1 碰前 碰后
滑块m1 滑块m2 滑块m1 滑块m2
速度v(m?s-1 +0.110 0 0 +0.108
实验1  使m1=m2=0.25kg,让运动的m1碰静止的m2,碰后两个滑块分开.数据如表1.根据这个实验可推知,在实验误差允许的范围内:
(1)碰前物体的速度
 
(填“等于”或“不等于”)碰后物体的速度;
(2)碰前物体的动能
 
(填“等于”或“不等于”)碰后物体的动能;
(3)碰前物体的质量m与速度v的乘积mv
 
(填“等于”或“不等于”)碰后物体的质量m与速度v的乘积mv.
表2 碰前 碰后
滑块m1 滑块m2 滑块m1 滑块m2
速度v(m?s-1 +0.140 0 +0.069 +0.069
实验2  使m1=m2=0.25kg,让运动的m1碰静止的m2,碰后m1、m2一起运动.数据如表2.根据这个实验可推知
(1)碰前物体的速度
 
(填“等于”或“不等于”)碰后物体速度的矢量和;
(2)碰前物体的动能
 
(填“等于”或“不等于”)碰后物体动能的和;
(3)碰前物体的质量m与速度v的乘积mv
 
(填“等于”或“不等于”)碰后物体的质量m与速度v的乘积mv的矢量和.
表3 碰前 碰后
滑块m1 滑块m2 滑块m1 滑块m2
速度v(m?s-1 +0.120 0 -0.024 +0.070
实验3  使2m1=m2=0.5kg,让运动的m1碰静止的m2,碰后m1、m2分开.数据如表3.根据实验数据可推知,在误差允许范围内:
(1)碰前物体的速度
 
(填“等于”或“不等于”)碰后物体速度的矢量和;
(2)碰前物体的动能
 
(填“等于”或“不等于”)碰后物体动能的和;
(3)碰前物体的质量m与速度v的乘积mv
 
(填“等于”或“不等于”)碰后物体的质量m与速度v的乘积mv的矢量和.
还进行了其他情景的实验,最终在实验中发现的“不变量”是
 

(4)在“探究碰撞中的不变量”实验中,关于实验结论的说明,正确的是
 

A.只需找到一种情景的“不变量”即可,结论对其他情景也同样适用
B.只找到一种情景的“不变量”还不够,其他情景未必适用
C.实验中要寻找的“不变量”必须在各种碰撞情况下都不改变
D.进行有限次实验找到的“不变量”,具有偶然性,结论还需要检验.
(1)在“探究碰撞中的守恒量”的实验中,也可以探究“mv2”这个量(对应于动能)的变化情况.
①若采用弓形弹片弹开滑块的方案,如图1甲所示,弹开后的mv2的总量
 
弹开前mv2的总量(填大于、等于或小于),这是因为
 

②若采用图1中乙图的方案,碰撞前mv2的总量
 
碰后mv2的总量(填大于、等于或小于),说明弹性碰撞中
 
守恒.
③若采用图中1丙图的方案,碰撞前mv2的总量
 
碰后mv2的总量(填大于、等于或小于),说明非弹性碰撞中存在
 
损失.
(2)某同学用图2所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验.先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止放置,让a球仍从原固定点由静止开始滚下,和b球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次.
①本实验必须测量的物理量有
 

A.斜槽轨道末端到水平地面的高度H
B.小球a、b的质量ma、mb
C.小球a、b的半径r
D.小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t
E.记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC
F.a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h
②根据实验要求,ma
 
mb(填“大于”、“小于”或“等于”);
③放上被碰小球后,两小球碰后是否同时落地?如果不是同时落地,对实验结果有没有影响?(不必作分析)
 

④为测定未放小球b时,小球a落点的平均位置,把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的O点对齐,下图给出了小球a落点附近的情况,由图3可得OB距离应为
 
 cm;
⑤按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是
 

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