题目内容
15.如图所示,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ACE(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.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
D.测量抛出点距地面的高度H
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m1OP=m1OM+m2ON(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m1OP2=m1OM2+m2OP2 (用(2)中测量的量表示)
分析 (1)在做“验证动量守恒定律”的实验中,是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的,所以要保证每次小球都做平抛运动,则轨道的末端必须水平.
(2)由动量守恒定律求出需要验证的表达式,根据表达式以及实验过程分析实验中的步骤;
(3)根据(2)的分析确定需要验证的关系式.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.根据机械能守恒确定验证是否为弹性碰撞的表达式.
解答 解:(1)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,根据平抛运动规律,若落地高度不变,则运动时间不变,因此可以用水平射程大小来体现速度速度大小,故需要测量水平射程,故AB错误,C正确.
故选:C
(2)碰撞过程动量守恒,则m1v0=m1v1+m2v2,两边同时乘以时间t得:m1v0t=m1v1t+m2v2t,则m1OP=m1OM+m2ON,
因此A实验需要测量两球的质量,然后确这落点的位置,再确定两球做平抛运动的水平位移,故选ACE.
(3)由(2)知,实验需要验证:m1OP=m1OM+m2ON;
如果碰撞过程机械能守恒,则:$\frac{1}{2}$m1v12=$\frac{1}{2}$m1v22+$\frac{1}{2}$m2v32,
两边同时乘以t2得:$\frac{1}{2}$m1v12t2=$\frac{1}{2}$m1v22t2+$\frac{1}{2}$m2v32t2,则m1OP2=m1OM2+m2OP2.
故答案为:(1)C;(2)ACE;(3)m1OP=m1OM+m2ON;m1OP2=m1OM2+m2OP2.
点评 本题考查验证动量守恒定律实验的基本内容; 实验的一个重要的技巧是入射球和靶球从同一高度作平抛运动并且落到同一水平面上,故下落的时间相同,所以在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中水平方向发生的位移,可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目.
A. | 一定是向右的匀加速运动 | B. | 可能是向右的匀速运动 | ||
C. | 一定是向左的匀加速运动 | D. | 可能是向左的匀速运动 |
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离,计算打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度,请将D点的速度值填在下面的表格内(保留到小数点后两位);
计数点序号 | B | C | D | E | F |
计数点对应的时刻t/s | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
通过计数点时小车的速度v/m•s-1 | 0.50 | 0.58 | 0.74 | 0.82 |
(3)根据第(2)问中画出的v-t图线,求出小车运动的加速度大小a=0.800 m/s2(保留三位有效数字).
A. | 以ab为轴转动 | B. | 以bc为轴转动 | ||
C. | 垂直纸面向内匀速运动 | D. | 在纸面内向下运动 |
A. | a、c两点的电势相同 | |
B. | a、c两点的电场强度相同 | |
C. | 正电荷在a点电势能小于在b点的电势能 | |
D. | 将正电荷由O移到b电场力的做正功 |
A. | 物体在第1s末运动方向发生改变 | |
B. | 物体在第2s内和第3s内的加速度是相同的 | |
C. | 物体在第5s离出发点最远 | |
D. | 物体在第4s末返回出发点 |
A. | 2.9m,2.9m | B. | 2.9m,1.1m | C. | 2m,0.9m | D. | 2.9m,0.9m |