《備考指南一輪 物理 》課件-實(shí)驗(yàn)8

第六章實(shí)驗(yàn)八知識(shí)鞏固練習(xí)1．(多選)(2019年紅橋區(qū)二模)在“碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)中，儀器按要求安裝好后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接靜止放在斜槽末端的水平部分，在白紙上記錄下重錘位置和各小球落點(diǎn)的平均位置依次為O、A、B、C，如圖所示，設(shè)入射小球和被碰小球的質(zhì)量依次為m1、m2，則下列說(shuō)法中正確的有()A．第一、二次入射小球的落點(diǎn)依次是A、BB．第一、二次入射小球的落點(diǎn)依次是B、AC．第二次入射小球和被碰小球?qū)⑼瑫r(shí)落地D．m1eq\x\to(AB)＝m2eq\x\to(OC)【答案】BCD【解析】入射小球和被碰小球相撞后，被碰小球的速度增大，入射小球的速度減小，碰前碰后都做平拋運(yùn)動(dòng)，高度相同，落地時(shí)間相同，所以B點(diǎn)是第一次入射小球的落地點(diǎn)，A點(diǎn)是第二次入射小球的落地點(diǎn)，C點(diǎn)是被碰小球的落地點(diǎn)，故A錯(cuò)誤，B正確；碰后兩小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直高度相同，所以第二次入射小球和被碰小球?qū)⑼瑫r(shí)落地，故C正確；小球做平拋運(yùn)動(dòng)，高度決定時(shí)間，故時(shí)間相等，設(shè)為t，則有eq\x\to(OB)＝v10t，eq\x\to(OA)＝v1t，eq\x\to(OC)＝v2t，被碰小球碰撞前靜止，即v20＝0，根據(jù)動(dòng)量守恒得m1v10t＝m1v1t＋m2v2t，即m1eq\x\to(OB)＝m1eq\x\to(OA)＋m2eq\x\to(OC)，所以m1eq\x\to(AB)＝m2eq\x\to(OC)，故D正確．2．(2018年黃岡檢測(cè))某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成．在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差．下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；③把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間，已知碰后兩滑塊一起運(yùn)動(dòng)；⑥先__________________，然后________，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出較理想的紙帶，如圖乙所示；⑧測(cè)得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為(1)請(qǐng)完善實(shí)驗(yàn)步驟⑥的內(nèi)容(填到步驟⑥橫線上)．(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為_(kāi)_____kg·m/s；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為_(kāi)_____kg·m/s.(保留3位有效數(shù)字)(3)試說(shuō)明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是______________________________．【答案】(1)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源放開(kāi)滑塊1(2)0.6200.618(3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔有摩擦【解析】(1)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源，后放開(kāi)滑塊1.(2)作用前滑塊1的速度v1＝eq\f(0.2,0.1)m/s＝2m/s，其質(zhì)量與速度的乘積為0.310×2kg·m/s＝0.620kg·m/s，作用后滑塊1和滑塊2具有相同的速度v＝eq\f(0.168,0.14)m/s＝1.2m/s，其質(zhì)量與速度的乘積之和為(0.310＋0.205)×1.2kg·m/s＝0.618kg·m/s.(3)相互作用前后動(dòng)量減小的主要原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔有摩擦．3．(2020屆眉山名校模擬)某同學(xué)用如圖甲所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將斜槽固定在水平桌面上，調(diào)整末端切線水平；②將白紙固定在水平地面上，白紙上面放上復(fù)寫(xiě)紙；③用重錘線確定斜槽末端在水平地面上的投影點(diǎn)O；④讓小球A緊貼定位卡由靜止釋放，記錄小球的落地點(diǎn)，重復(fù)多次，確定落點(diǎn)的中心位置Q；⑤將小球B放在斜槽末端，讓小球A緊貼定位卡由靜止釋放，記錄兩小球的落地點(diǎn)，重復(fù)多次，確定A、B兩小球落點(diǎn)的中心位置P、R；⑥用刻度尺測(cè)量P、Q、R距O點(diǎn)的距離x1、x2、x3；⑦用天平測(cè)量小球A、B質(zhì)量m1、m2；⑧分析數(shù)據(jù)，驗(yàn)證等式m1x2＝m1x1＋m2x3是否成立，從而驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)步驟⑤與步驟④中定位卡的位置應(yīng)__________________________．(2)步驟④與步驟⑤中重復(fù)多次的目的是________________________．(3)為了使小球A與B碰后運(yùn)動(dòng)方向不變，A、B質(zhì)量大小關(guān)系為m1______m2.(填“>”“<”或“＝”)(4)如圖乙是步驟⑥的示意圖，則步驟④中小球落點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為_(kāi)_____m.【答案】(1)保持不變(2)減少實(shí)驗(yàn)誤差(3)>(4)0.3723(0.3721～0.3724)【解析】(1)為使入射球到達(dá)斜槽末端時(shí)的速度相等，應(yīng)從同一位置由靜止釋放入射球，即步驟⑤與步驟④中定位卡的位置應(yīng)保持不變．(2)步驟④與步驟⑤中重復(fù)多次的目的是減小實(shí)驗(yàn)誤差．(3)為了使小球A與B碰后運(yùn)動(dòng)方向不變，A、B質(zhì)量大小關(guān)系為m1>m2.(4)由圖示刻度尺可知，其分度值為1mm，步驟④中小球落點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為OQ＝37.23cm綜合提升練習(xí)4．(2018年合肥模擬)某興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)尋求碰撞前后不變量的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)器材有：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源(f＝50Hz)、紙帶、刻度尺、表面光滑的平直金屬軌道、帶撞針的小車(chē)甲、帶橡皮泥的小車(chē)乙、天平．該小組實(shí)驗(yàn)的主要步驟有：A．用天平測(cè)出小車(chē)甲的質(zhì)量m1＝0.50kg，小車(chē)乙的質(zhì)量m2B．更換紙帶重復(fù)操作三次C．接通電源，并給甲車(chē)一定的初速度v甲D．將平直軌道放在水平桌面上，在其一端固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連接電源E．將小車(chē)甲靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器放置，在車(chē)后固定紙帶，將小車(chē)乙靜止地放在平直軌道中間位置(1)上述實(shí)驗(yàn)步驟合理的順序?yàn)開(kāi)_________．(2)從打下的紙帶中，選取比較理想的一條，如下圖所示，請(qǐng)補(bǔ)充完成下表(均保留2位有效數(shù)字)．甲車(chē)乙車(chē)甲乙整體m/kg0.500.250.75v/(m·s－1)0eq\f(v,m)0mv0mv20(3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)尋找出碰撞前后不變量的表達(dá)式為_(kāi)_________________．【答案】(1)ADECB(2)見(jiàn)解析(3)m甲v甲＋m乙v乙＝(m甲＋m乙)v共【解析】(1)在實(shí)驗(yàn)中首先需要測(cè)量出兩滑塊的質(zhì)量，然后再安裝裝置，安裝時(shí)先要將軌道放置在桌面上，然后將小車(chē)放在軌道上，并且靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接通電源后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，要注意多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，故步驟為：ADECB．(2)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入如下表格：甲車(chē)乙車(chē)甲乙整體m/kg0.500.250.75v/(m·s－1)3.002.0eq\f(v,m)6.002.7mv1.501.5mv24.503.0(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，守恒的量應(yīng)是mv，故表達(dá)式為m甲v甲＋m乙v乙＝(m甲＋m乙)v共．5．(2019年豐城名校期中)兩位同學(xué)用如圖甲所示裝置，通過(guò)半徑相同的A、B兩球的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．甲乙(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(cè)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，圖甲中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(shí)，先讓入射球A從斜槽上的起始位置由靜止釋放，找到其平均落點(diǎn)的位置P，測(cè)得平拋射程為OP；再將入射球A從斜槽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(cè)得平拋射程分別為OM和ON.當(dāng)所測(cè)物理量滿足表達(dá)式____________________時(shí)，即說(shuō)明兩球碰撞中動(dòng)量守恒；如果滿足表達(dá)式____________________時(shí)，則說(shuō)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：如圖乙所示，將白紙、復(fù)寫(xiě)紙固定在豎直放置的木條上，用來(lái)記錄實(shí)驗(yàn)中球A、球B與木條的撞擊點(diǎn)．實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(cè)得B′與N′、P′、M′各點(diǎn)的高度差分別為h1、h2、h3.若所測(cè)物理量滿足表達(dá)式____________________時(shí)，則說(shuō)明球A和球B碰撞中的動(dòng)量守恒．【答案】(1)BC(2)mAOP＝mAOM＋mBONmAOP2＝mAOM2＋mBON2(3)eq\f(mA,\r(h2))＝eq\f(mA,\r(h3))＋eq\f(mB,\r(h1))【解析】(1)“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，是通過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，只要離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)即可，對(duì)斜槽是否光滑沒(méi)有要求，故A錯(cuò)誤；要保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，則軌道的末端必須水平，故B正確；要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下，故C正確；為了使小球碰后不被反彈，要求入射小球質(zhì)量大于被碰小球質(zhì)量，故D錯(cuò)誤．(2)小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于小球拋出點(diǎn)的高度相同，它們?cè)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，它們的水平位移x與其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則mAv0＝mAv1＋mBv2，又OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t，代入得mAOP＝mAOM＋mBON，若碰撞是彈性碰撞，則機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,2)，將OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t代入得mAOP2＝mAOM2＋mBON2.(3)小球做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上h＝eq\f(1,