题目内容

为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤进行了实验：
①用天平测出两个小球的质量（分别为m1和m2．且m1＞m2）
②按照如图所示的那样，安装好实验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平．将一斜面BC连接在斜槽末端；
③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置E；
④将小球m2放在斜槽前端边缘上，让小球m1从斜槽顶端A处仍由静止滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置；
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置，到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF．
根据该同学的实验，请你回答下列问题：
（1）小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的
D
D
点，m2的落点是图中的
F
F
点．
（2）实验中，该同学认为，只要满足关系式：m1
LE
=m1
LD
+m2
LF
，就说明两个小球在碰撞中动量是守恒的，该同学的实验原理是：
m1v1=m2v2+m1v′
m1v1=m2v2+m1v′

（3）用测得的物理量来表示，只要满足关系式
m1LE=m1LD+m2LF
m1LE=m1LD+m2LF
，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞．
分析：（1）小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度减小，都做平抛运动，由平抛运动规律不难判断出；
（2）设斜面BC与水平面的倾角为α，由平抛运动规律求出碰撞前后小球m1和小球m2的速度，表示出动量的表达式即可求解；
（3）若两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后机械能没有损失．
解答：解：（1）小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度减小，都做平抛运动，所以碰撞后m1球的落地点是D点，m2球的落地点是F点；
（2）碰撞前，小于m1落在图中的E点，设其水平初速度为v1．小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点在图中的D点，设其水平初速度为v1′，m2的落点是图中的F点，设其水平初速度为v2． 设斜面BC与水平面的倾角为α，
由平抛运动规律得：LDsinα=
1
2
gt2，LDcosα=v′1t
解得：v1′=
gLD(cosα)2
2sinα

同理可解得：v1=
gLE(cosα)2
2sinα
，v2=
gLF(cosα)2
2sinα

所以只要满足m1v1=m2v2+m1v′1即：m1
LE
=m1
LD
+m2
LF
则说明两球碰撞过程中动量守恒；
所以该同学的实验原理是：m1v1=m2v2+m1v′
（3）若两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后机械能没有损失．则要满足关系式
1
2
m1
v
2
1
=
1
2
m1
v
′2
1
+
1
2
m2
v
2
2

即m1LE=m1LD+m2LF
故答案为为：（1）D；F；
（2）m1
LE
=m1
LD
+m2
LF
；
（3）m1LE=m1LD+m2LF．
点评：学会运用平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度，两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后机械能没有损失．
练习册系列答案
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为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞（碰撞过程中没有机械能损失），某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球，按下述步骤做了如下实验：
①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2，且m1＞m2．
②按照如图所示的那样，安装好实验装置．将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平．将一斜面BC连接在斜槽末端．
③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置．
④将小球m2放在斜槽前端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置．
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF．
根据该同学的实验，回答下列问题：
（1）小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的
D
D
点，m2的落点是图中的
F
F
点．
（2）用测得的物理量来表示，只要满足关系式
m1
LE
=m1
LD
+m2
LF
m1
LE
=m1
LD
+m2
LF
，则说明碰撞中动量是守恒的．
㈠（1）某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时，测得的结果如下图1所示，则该金属丝的直径d=
3.206
3.206
mm．另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如图所2示，则该工件的长度L=
5.015
5.015
cm．
（2）如图3是某同学用打点计时器做的“研究小车的匀变速直线运动”实验时打出的一条纸带，A、B、C、D、E为该同学在纸带上选的计数点，相邻计数点间还有4个点未画出．
由图3可知：打点计时器打下D点时小车的瞬时速度为
0.34
0.34
m/s，小车的加速度为
0.4
0.4
 m/s2
㈡、为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞（碰撞过程中没有机械能损失），某同学选取了两个体积相同，质量不等的小球，按下述步骤做了如下实验：
①用天平测出两小球的质量分别为m1 和m2，且 m1＞m2
②按照如图4所示的那样，安装好实验装置．将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平．并与斜面BC连接在斜槽末端．
③先不放小球m2，让小球m1 从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置．
④将小球m2 放在斜槽前端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处滚下，使它们发生碰撞．记下小球m1和小球m2在斜面上的落点置．
⑤用毫米刻度尺量出各落点位置到斜槽末端点B的距离．图4中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD，LE，LF．
根据该同学的实验，回答下列问题：
（1）小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的点
D
D
，m2的落点是图中的点
F
F
．
（2）用测得的物理量来表示，只要满足关系式
m1
LE
=m1
LD
+m2
LF
m1
LE
=m1
LD
+m2
LF
，则说明碰撞中动量是守恒的．
（3）用测得的物理量来表示，只要再满足关系式
m1LE=m1LD+m2LF
m1LE=m1LD+m2LF
，则说明两小球的碰撞时弹性碰撞．
（2009?湘潭模拟）（1）为了验证碰撞中的动量守恒，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：

A．用天平测出两个小球的质量（分别为m1和m2，且m1＞m2）．
B．按照如图1所示的那样，安装好实验装置．将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平．将一斜面BC连接在斜槽末端．
C．先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置．
D．将小球m2放在斜槽前端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置．
E．用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图1中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF．
根据该同学的实验，回答下列问题：
①小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图1中的
D
D
点，m2的落点是图中的
F
F
点．
②用测得的物理量来表示，只要满足关系式
m1
LE
=m1
LD
+m2
LF
m1
LE
=m1
LD
+m2
LF
，则说明碰撞中动量是守恒的．
（2）用伏安法测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，不论使用电流表内接法还是电流表外接法，都会产生系统误差．为了消除系统误差，某研究性学习小组设计了如图2所示的测量电路．
①请完成下列操作过程：
第一步：先将R2的滑动头调到最左端，单刀双掷开关S2合向a，然后闭合电键S1，调节滑动变阻器R1和R2，使电压表和电流表的示数尽量大些（不超过量程），读出此时电压表和电流表的示数U1、I1．
第二步：保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变，
将单刀双掷开关S2合向b，读出此时电压表和电流表的示数U2、I2．
将单刀双掷开关S2合向b，读出此时电压表和电流表的示数U2、I2．
．
②根据以上记录数据写出被测电阻Rx的表达式Rx=
U1
I1
-
U2
I2
U1
I1
-
U2
I2
．
③根据实验原理图3连接好实物图．
（I）验证碰撞中的动量守恒为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞（碰撞过程中没有机械能损失），某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球，按下述步骤作了如下实验：
①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2，且m1＞m2；
②如图1安装好实验装置．将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端；
③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止滚下，记下小球m1在斜面上的落点位置；
④将小球m2放在斜槽前端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处由静止滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和 m2在斜面上的落点位置；
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF．
根据该同学的实验，回答下列问题：
（1）小球m1与 m2发生碰撞后，m1的落点是图中的
D
D
点，m2的落点是图中的
F
F
点；
（2）用测得的物理量来表示，只要满足关系式
m
 
1
L
 
E
=
m
 
1
L
 
D
+m
 
2
L
 
F
m
 
1
L
 
E
=
m
 
1
L
 
D
+m
 
2
L
 
F
，则说明碰撞中动量是守恒的；
（3）用测得的物理量来表示，只要再满足关系式
m
 
1
L
 
E
=
m
 
1
L
 
D
+m
 
2
L
 
F
m
 
1
L
 
E
=
m
 
1
L
 
D
+m
 
2
L
 
F
，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞．
（II）现有一电池，其电动势E约为9V，内阻r在35～55Ω范围内，最大允许电流为50mA．为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图2甲所示的电路进行实验．图中电压表的内电阻很大，对电路的影响可以不计；R为电阻箱，阻值范围为0～9999Ω； R0为保护电阻．
（1）实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格，本实验应选用
C
C

A．10Ω，2.5W    B．50Ω，1.0W     C．150Ω，1.0W      D．1500Ω，5.0W
（2）按照图2甲所示的电路图，将图2乙的实物连接成实验电路．
（3）该同学接好电路后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，然后通过作出有关物理量的线性图象，求得电源的电动势E和内阻r．
a．请写出与你所作线性图象对应的函数表达式
1
U
=
r
E
1
R
 
0
+R
+
1
E
或
1
R
 
0
+R
=
E
r
1
U
-
1
r
1
U
=
r
E
1
R
 
0
+R
+
1
E
或
1
R
 
0
+R
=
E
r
1
U
-
1
r
．
b．请在图2丙的虚线框内坐标中作出定性图象（要求标明两个坐标轴所表示的物理量，用符号表示）
c．图2丙中
纵轴截距的倒数或斜率除以纵轴截距的绝对值
纵轴截距的倒数或斜率除以纵轴截距的绝对值
表示E，
斜率除以纵轴的截距或纵轴截距的倒数的绝对值
斜率除以纵轴的截距或纵轴截距的倒数的绝对值
表示r．

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