【題目】如圖1所示,用“碰撞實驗器材”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道末端碰撞前后的動量關(guān)系:先安裝好實驗裝置,在地上鋪一張白紙,白紙上鋪放復(fù)寫紙,記下重垂線所指的位置O

接下來的實驗步驟如下:

步驟1:不放小球2,讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下,并落在地面上。重復(fù)多次,用盡可能小的圓,把小球的所有落點圈在里面,其圓心就是小球落點的平均位置;

步驟2:把小球2放在斜槽前端邊緣位置B,讓小球1A點由靜止?jié)L下,使它們碰撞。重復(fù)多次,并使用與步驟1同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點的平均位置;

步驟3:用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置MP、NO點的距離,即線段OM、OP、ON的長度。

1)上述實驗除需測量線段OM、OPON的長度外,還需要測量的物理量有______。(寫出物理量及相應(yīng)符號)

2)實驗中造成誤差的可能情況有______。

A.用直尺測量的線段OM、OP、ON長度值

B.軌道不光滑

C.軌道末端不水平

D.軌道末端到地面的高度未測量

3)若測得各落點痕跡到O點的距離:OM2.68cm,OP8.62cm,ON11.50cm,并知小球12的質(zhì)量比為21,則系統(tǒng)碰撞前總動量P與碰撞后總動量P的百分誤差__________________%(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。

4)完成上述實驗后,實驗小組成員小紅對上述裝置進行了改造,小紅改造后的裝置如圖2所示。使小球1仍從斜槽上A點由靜止?jié)L下,重復(fù)實驗步驟12的操作,得到兩球落在以斜槽末端為圓心的圓弧上,平均落點M′、P′、N′。測量軌道末端到M′、P′、N′三點的連線與水平方向的夾角分別為,則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為________ (用所測物理量的符號表示)。

【答案】小球1和小球2的質(zhì)量m1m2 AC 2% =+

【解析】

1)因為平拋運動的時間相等,根據(jù)vx/t,所以用水平射程可以代替速度;根據(jù)動量守恒得:m1v0=m1v1+m2v2,即m1OP=m1OM+m2ON,所以除了測量線段OM、OP、ON的長度外,還需要測量的物理量是小球1和小球2的質(zhì)量m1m2
2)用直尺測量的線段OM、OP、ON長度值時可能做成誤差,選項A正確;軌道不光滑對實驗無影響,只要小球到達底端的速度相同即可,選項B錯誤;軌道末端不水平,則小球不能做平拋運動,會造成誤差,選項C正確;因水平射程代替速度,則軌道末端到地面的高度未測量不會造成誤差,選項D錯誤;

3)系統(tǒng)碰撞前總動量P=m1OP=8.62×2m2=17.24m2;碰撞后總動量P= m1OM+m2ON=2.68m1+11.50m2=16.86m2,則

4)設(shè)圓弧半徑為R,且落點M'與圓心連線與水平方向夾角為α1,則由平拋運動的知識可知:;;解得;同理可得:;則要驗證的關(guān)系為:m1v0=m1v1+m2v2;帶入可得:=+.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,從A點以某一水平速度v0拋出質(zhì)量m=1kg的小物塊(可視為質(zhì)點),當(dāng)物塊運動至B點時,恰好沿切線方向進入圓心角∠BOC=37°的光滑圓弧軌道BC,經(jīng)圓弧軌道后滑上與C點等高、靜止在粗糙水平面的長木板上,圓弧軌道C端切線水平.已知長木板的質(zhì)量M=4kg,AB兩點距C點的高度分別為H=0.6m、h=0.15m,圓弧半徑R=0.5m物塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)μ1=0.7,長木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ2=0.2,g=10m/s2sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:

(1)小物塊在B點時的速度大小;

(2)小物塊滑動至C點時,對圓弧軌道C點的壓力;

(3)長木板至少為多長,才能保證小物塊不滑出長木板?(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】極地衛(wèi)星的運行軌道經(jīng)過地球的南北兩極正上方(軌道可視為圓軌道)。如圖所示,某時刻某極地衛(wèi)星在地球北緯45°A點的正上方按圖示方向運行,經(jīng)過12h后再次出現(xiàn)在A點的正上方,地球自轉(zhuǎn)周期為24h。則下列說法正確的是

A. 該衛(wèi)星運行周期比同步衛(wèi)星周期大

B. 該衛(wèi)星每隔12h經(jīng)過A點的正上方一次

C. 該衛(wèi)星運行的加速度比同步衛(wèi)星的加速度小

D. 該衛(wèi)星所有可能角速度的最小值為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示是一個交流發(fā)電機的示意圖.線框abcd處于勻強磁場中,已知ab=bc=10cm,B=1T,線圈匝數(shù)n=100,線圈電阻r=5Ω,外電路負(fù)載電阻R=5Ω,線圈以600r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動.求:

1)線圈轉(zhuǎn)動過程中感應(yīng)電動勢的最大值;

2)從如圖示位置開始,感應(yīng)電動勢的瞬時表達式;

3)從如圖示位置開始經(jīng)1/60秒時,安培表和電壓表的讀數(shù);

4)從如圖所示位置開始轉(zhuǎn)過90°角的過程中,線圈上產(chǎn)生的熱量;

5)從如圖所示位置開始轉(zhuǎn)過90°角的過程中,流過燈泡的電荷量;

6)線圈轉(zhuǎn)過一周外力所做的功。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】三峽水利樞紐工程是長江流域治理開發(fā)的關(guān)鍵工程,是中國規(guī)模最大的水利工程.樞紐控制流域面積為1.0×106 km2,占長江流域面積的56%,壩址處年平均流量為Q4.51×1011m3.水利樞紐的主要任務(wù)包括防洪、發(fā)電、航運三方面.在發(fā)電方面,三峽電站安裝水輪發(fā)電機組26臺,總裝機容量(26臺發(fā)電機組同時工作的總發(fā)電功率)P1.82×107 kW,年平均發(fā)電量約為W8.40×1010 kW·h.該工程已全部竣工,電站主要向華中、華東電網(wǎng)供電,以緩解這兩個地區(qū)的供電緊張局面.閱讀上述資料,解答下列問題(水的密度ρ1.0×103 kg/m3,g10 m/s2)

(1)若三峽電站上、下游水位差按h100 m計算,試推導(dǎo)三峽電站將水流的勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率η的公式,并計算出效率η的數(shù)值.

(2)26臺發(fā)電機組全部建成并發(fā)電,要達到年發(fā)電量的要求,每臺發(fā)電機組平均年發(fā)電時間t為多少天?

(3)將該電站的電能輸送到華中地區(qū),送電功率為P14.5×105 kW,采用超高壓輸電,輸電電壓為U500 kV,而發(fā)電機輸出的電壓約為U018 kV.若輸電線上損耗的功率為輸電功率的5%,求發(fā)電站的升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比和輸電線路的總電阻.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xoy的一、二象限內(nèi),分別存在以虛線OM為邊界的勻強電場和勻強磁場。勻強電場方向沿y軸負(fù)方向,勻強磁場方向垂直于xoy平面向里,虛線OMx軸負(fù)方向成45°角。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子從坐標(biāo)原點O處以速度v0沿x軸正方向運動,粒子每次到x軸將反彈,每次反彈水平分速度不變、豎直分速度大小均減為反彈前的倍、方向相反。電場強度大小為,磁感應(yīng)強度大小為,求:

(不計粒子重力,題中各物理量單位均為國際單位,計算結(jié)果可用分式表示)

(1)帶電粒子在磁場中運動的時間;

(2)帶電粒子最后一次經(jīng)過OM時的位置坐標(biāo);

(3)帶電粒子從最后一次經(jīng)過OM時開始,沿電場方向運動的總路程。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,MN是半徑為R=0.8m的豎直四分之一光滑圓弧軌道,豎直固定在水平桌面上,軌道末端處于桌子邊緣并與水平桌面相切于N點。把一質(zhì)量為m=1kg的小球B靜止放于N點,另一完全相同的小球AM點靜止釋放,經(jīng)過N點時與B球發(fā)生正碰,碰后粘在一起水平飛出,落在地面上的P點。若桌面高度為h=0.8m,取重力加速度g=10m/s。不計阻力,小球可視為質(zhì)點。求:

1)小球A運動到N點與小球B碰前的速度v0的大小

2)小球A與小球B碰后瞬間的共同速度v的大小

3P點與N點之間的水平距離x

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】從下列實驗器材中選出適當(dāng)?shù)钠鞑,設(shè)計實驗電路來測量某電壓表的內(nèi)阻,要求方法簡捷,操作方便?蛇M行多次測量并達到較高的測量精度。

A.待測電壓表,量程,內(nèi)電阻約

B.電壓表,量程,內(nèi)電阻約

C.定值電阻,阻值

D.定值電阻,阻值

E.滑動變阻器,阻值范圍,額定電流

F.滑動變阻器,阻值范圍,額定電流

G.電池組,電動勢為,內(nèi)電阻為

H.單刀開關(guān)若干和導(dǎo)線若干

請設(shè)計一個測量電路,并在方框中畫出電路圖________

實驗器材選擇除A、B、G、H外,定值電阻應(yīng)選用________,滑動變阻器應(yīng)選用________(用器材前的字母表示)。

寫出測量電壓表內(nèi)阻的表達式________。(用己知物理量和測量量表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一個矩形線框從勻強磁場的上方自由落下,進入勻強磁場中,然后再從磁場中穿出.已知勻強磁場區(qū)域的寬度h大于線框的寬度l.那么下列說法中正確的是(  )

A. 線框進入磁場的過程中,感應(yīng)電流的方向為逆時針

B. 線框穿出磁場的過程中,感應(yīng)電流的方向為逆時針

C. 線框在進入和穿出磁場的過程中,都是磁場能轉(zhuǎn)變成電能

D. 線框在磁場中運動的過程中,電能轉(zhuǎn)變成機械能

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