(8分)兩位同學(xué)用如圖所示裝置,通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動量守恒定律。
(1)實(shí)驗(yàn)中必須滿足的條件是 。
A.斜槽軌道盡量光滑以減小誤差
B.斜槽軌道末端的切線必須水平
C.入射球A每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下
D.兩球的質(zhì)量必須相等
(2)測量所得入射球A的質(zhì)量為mA,被碰撞小球B的質(zhì)量為mB,圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在水平地面上的垂直投影,實(shí)驗(yàn)時,先讓入射球A從斜軌上的起始位置由靜止釋放,找到其平均落點(diǎn)的位置P,測得平拋射程為OP;再將入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放,與小球B相撞,分別找到球A和球B相撞后的平均落點(diǎn)M、N,測得平拋射程分別為OM和ON。當(dāng)所測物理量滿足表達(dá)式 時,即說明兩球碰撞中動量守恒;如果滿足表達(dá)式 時,則說明兩球的碰撞為完全彈性碰撞。
(3)乙同學(xué)也用上述兩球進(jìn)行實(shí)驗(yàn),但將實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改裝:如圖所示,將白紙、復(fù)寫紙固定在豎直放置的木條上,用來記錄實(shí)驗(yàn)中球A、球B與木條的撞擊點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)時,首先將木條豎直立在軌道末端右側(cè)并與軌道接觸,讓入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放,撞擊點(diǎn)為B′;然后將木條平移到圖中所示位置,入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放,確定其撞擊點(diǎn)P′;再將入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放,與球B相撞,確定球A和球B相撞后的撞擊點(diǎn)分別為M′和N′。測得B′與N′、P′、M′各點(diǎn)的高度差分別為h1、h2、h3。若所測物理量滿足表達(dá)式 時,則說明球A和球B碰撞中動量守恒。
(1)BC(2分)(2)mA·OP= mA·OM+ mB·ON (2分);OP+OM=ON (2分)(3)
【解析】
試題分析:(1)驗(yàn)證動量守恒定律的原理是小球碰撞后做平拋運(yùn)動,所以斜槽末端一定要求切線水平,B選項(xiàng)正確;為保證每次實(shí)驗(yàn)到達(dá)斜槽末端的速度相同,所以入射球A每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下,故C選項(xiàng)正確,A選項(xiàng)錯誤;為保證碰后兩球均沿水平方向飛出,要求,若不滿足,碰后A球可能彈回后再平拋,由軌道不光滑,再滾回末端拋出時速度減小,增大實(shí)驗(yàn)的誤差,所以要求,D選項(xiàng)錯誤;(2)由于小球都做平拋運(yùn)動,下落高度均為h,故下落時間相同,由平拋運(yùn)動規(guī)律,所以小球A碰前速度、A碰后速度、B的速度,由動量守恒,將速度代入得mA·OP= mA·OM+ mB·ON,若碰撞中能量守恒,還滿足,聯(lián)立解得,所以O(shè)P+OM=ON,說明兩球的碰撞為完全彈性碰撞。(3)乙同學(xué)是根據(jù)x相同,而高度h不相同求碰撞前后的速度, 由平拋運(yùn)動規(guī)律,解得,所以所以小球A碰前速度、A碰后速度、B的速度,由動量守恒,解得,則說明球A和球B碰撞中動量守恒。
考點(diǎn):平拋運(yùn)動 動量守恒定律 能量守恒定律
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科目:高中物理 來源: 題型:
ab | L |
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科目:高中物理 來源: 題型:
U/V | 1.0 | 3.0 | 5.0 | 7.0 | 9.0 | 11.0 |
I/μA | 22 | 65 | 109 | 155 | 190 | 240 |
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科目:高中物理 來源: 題型:
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
前一段 | 4.8 | 9.6 | 14.4 | 19.2 | 24.0 |
后一段 | 3.96 | 7.44 | 10.44 | 12.96 | 15.00 |
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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
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