《高考備考指南 理科綜合 物理》課件-實驗7 隨堂

第六章實驗七1．(2017年浙江名校二模)用氣墊導軌進行實驗時，經(jīng)常需要使導軌保持水平，檢驗氣墊導軌是否水平的方法之一是，輕推一下滑塊，使其先后滑過光電門1和光電門2，如圖所示，其上的遮光條將光遮住，電子計時器可自動記錄滑塊先后經(jīng)過光電門1、2時的遮光時間Δt1和Δt2，比較Δt1和Δt2即可判斷導軌是否水平，為使這種檢驗更精準，正確的措施是()A．換用質(zhì)量更大的滑塊B．換用寬度Δx更小的遮光條C．提高測量遮光條寬度Δx的精確度D．盡可能增大光電門1、2之間的距離L【答案】D2．(2017年寧德模擬)如圖所示，用氣墊導軌做“驗證動量守恒”實驗中，完成如下操作步驟：(1)調(diào)節(jié)天平，稱出兩個碰撞端分別貼有尼龍扣滑塊的質(zhì)量m1和m2.(2)安裝好A、B光電門，使光電門之間的距離為50cm.導軌通氣后，調(diào)節(jié)導軌水平，(3)在碰撞前，將一個質(zhì)量為m2滑塊放在兩光電門中間，使它靜止，將另一個質(zhì)量為m1滑塊放在導軌的左端，向右輕推一下m1，記錄擋光片通過A光電門的時間t1.(4)兩滑塊相碰后，它們粘在一起向右運動，記錄擋光片通過________的時間t2.(5)得到驗證實驗的表達式________．【答案】(2)勻速直線(4)B光電門(5)eq\f(m1,t1)＝eq\f(m1＋m2,t2)【解析】(2)為了讓物塊在水平方向上不受外力，因此應導軌通氣后，調(diào)節(jié)導軌水平，使滑塊能夠做勻速直線運動.(4)根據(jù)實驗原理可知，本題中通過光電門來測量速度，因此應測量擋光片經(jīng)過B光電門的時間．(5)設光電門的長度為l，則m1滑塊經(jīng)過光電門的速度v1＝eq\f(l,t1)，整體經(jīng)過光電門的速度v2＝eq\f(l,t2)，根據(jù)動量守恒定律可知m1v1＝(m1＋m2)v2，代入解得eq\f(m1,t1)＝eq\f(m1＋m2,t2).3．(2017年九江模擬)某同學設計了一個用打點計時器探究碰撞過程中不變量的實驗：在小車甲的前端粘有橡皮泥，推動小車甲使之做勻速直線運動．然后與原來靜止在前方的小車乙相碰并粘合成一體，而后兩車繼續(xù)做勻速直線運動，他設計的具體裝置如圖甲所示．在小車甲后連著紙帶，打點計時器打點頻率為50Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力．甲乙已測得小車甲的質(zhì)量m甲＝0.40kg，小車乙的質(zhì)量m乙＝0.20kg，已得到打點紙帶如圖乙所示，并測得各計數(shù)點間距并標在圖上，A為運動起始的第一點．由以上測量結(jié)果可得，碰前兩小車系統(tǒng)的總動量為________kg·m/s；碰后兩小車系統(tǒng)的總動量為________kg·m/【答案】0.4200.417【解析】由于碰撞之后共同勻速運動的速度小于碰撞之前甲車獨自運動的速度，故AC應在碰撞之前，DE應在碰撞之后．推動小車由靜止開始運動，故小車有個加速過程，在碰撞前做勻速直線運動，即在相同的時間內(nèi)通過的位移相同，故BC段為勻速運動的階段，故選BC計算碰前的速度．碰撞過程是一個變速運動的過程，而甲車和乙車碰后的共同運動是做勻速直線運動，故在相同的時間內(nèi)通過相同的位移，故應選DE段來計算碰后共同的速度．碰前系統(tǒng)的動量即甲的動量，p1＝m甲v1＝m1eq\f(BC,5T)＝0.40×eq\f(0.1050,5×0.02)＝0.420kg·m/s；碰后的總動量p2＝(m甲＋m乙)v2＝(m甲＋m乙)eq\f(DE,5T)＝(0.40＋0.20)×eq\f(0.0695,5×0.02)＝0.417kg·m/s.故在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后動量相等．4．(2017年汕頭質(zhì)檢)利用動量守恒定律測量滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ，用如圖所示的裝置進行實驗，實驗只提供天平、刻度尺等器材：A．先測出滑塊A、B的質(zhì)量M、m，查出當?shù)氐闹亓铀俣萭B．用細線將滑塊A、B連接，使A、B間的彈簧壓縮，滑塊B緊靠在桌邊C．剪斷細線，測出滑塊B做平拋運動落地時到重錘線的水平位移s1和滑塊A沿桌面滑行距離s2(1)為驗證動量守恒，寫出還須測量的物理量及表示它的字母：__________.(2)動量守恒的表達式為________(用上述物理量的字母表示，表達式中可包含動摩擦因數(shù)μ)．(3)根據(jù)(2)中表達式計算出滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝________.【答案】(1)桌面離地面高度h(2)Meq\r(2μgs2)＝ms1eq\r(\f(g,2h))(3)eq\f(m2s\o\al(2,1),4M2s2h)【解析】(1)B離開水平面后做平拋運動，為求出其初速度，應測出桌面距地面的高度h.(2)B離開桌面后做平拋運動，在豎直方向h＝eq\f(1,2)gt2，水平方向s1＝vBt，解得vB＝s1eq\r(\f(g,2h)).A離開彈簧后，在水平桌面上做勻減速直線運動，最后靜止，由動能定理得－μMgs2＝0－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)，解得vA＝eq\r(2μgs2)，如果動量守恒，則MvA－mvB＝0，即Meq\r(2μgs2)＝ms1eq\r(\f(g,2h)).(3)若在已知動量守恒的前提下，由上式得滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝eq\f(m2s\o\al(2,1),4M2s2h).5．(2017年番禺模擬)某同學做驗證動量守恒定律的實驗，將A、B兩滑塊在一水平長直氣墊導軌上相碰，用頻閃照相機分別在t0＝0，t1＝Δt，t2＝2Δt，t3＝3Δt時刻閃光拍照，攝得如圖所示照片，其中B像有重疊，已知x軸上單位長度為L，mA＝m，mB＝eq\f(3,2)m，向右為正方向，請完成下列填空．(1)若碰前B靜止，則碰撞發(fā)生在t＝______時刻，碰后B的動量為__________(用m、L、Δt表示)；(2)若碰后B靜止，則碰前A的動量為________，碰前B的動量為__________(用m、L、Δt表示)．【答案】(1)2.5Δteq\f(3mL,2Δt)(2)eq\f(mL,2Δt)eq\f(3mL,2Δt)【解析】(1)若碰前B靜止，因碰后B一定向右運動，則可知，7L位置應為碰后的位置，故說明B應靜止在6L處．A運動t2后某一時刻與B相碰，碰后Δt內(nèi)B向右運動L，A向左運動eq\f(L,2).碰后B的動量pB＝eq\f(3,2)m·eq\f(L,Δt)＝eq\f(3mL,2Δt)，由題圖可知，A從開始到運動至6L處用時t＝2.5Δt，故碰撞發(fā)生在2.5Δt時刻處.(2)若碰后B靜止，則碰撞發(fā)生在第1、2兩次閃光時刻之間，碰撞后B靜止，故碰撞發(fā)生在x＝6L處．碰前B在Δt內(nèi)運動L，A運動eq\f(L,2)，則碰前B的速度vB＝eq\f(L,Δt)，所以碰前B的動量pB′＝eq\f(3,2)m·eq\f(L,Δt)＝eq\f(3mL,2Δt).碰前A在Δt內(nèi)的位移為eq\f(L,2)，則其速度vA＝eq\f(L,2×Δt)，則A的動量pA＝mvA＝eq\f(mL,2Δt).6．(2017年姜堰模擬)某小組用實驗驗證物體間相互作用時動量守恒，如圖，在水平桌面上固定一與桌面等寬的光滑凹槽導軌(導軌截面如圖所示)，把兩個質(zhì)量不等的小球A、B置于導軌上，用兩小球夾住一輕彈簧，并使輕彈簧處于壓縮狀態(tài)，同時由靜止釋放兩個小球，小球最后落在鋪有復寫紙、白紙的水平地面上．試完成下列填空：(1)本實驗中需要的測量儀器是________．A．天平 B．秒表C．毫米刻度尺 D．打點計時器(2)為使小球水平拋出，實驗前需要使導軌水平，利用現(xiàn)有器材如何判斷導軌是否水平？________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)小明同學在某次實驗操作中分別測出A、B兩小球離開導軌水平射程x1＝12.00cm、x2＝18.00cm，若已知A球質(zhì)量m1＝0.03kg，則m(4)若只改用勁度系數(shù)更大的輕彈簧重復上述實驗，則A、B兩小球水平射程x1與x2的比值將________(填“變大”“變小”或“不變”)【答案】(1)AC(2)將小球輕放在導軌上，觀察其是否滾動(3)0.02(4)不變【解析】(1)取小球A的初速度方向為正方向，兩小球質(zhì)量和平拋初速度分別為m1、m2，v1、v2，平拋運動的水平位移分別為x1、x2，平拋運動的時間為t.需要驗證0＝m1v1－m2v2，又v1＝eq\f(x1,t)、v2＝eq\f(x2,t)，代入得m1x1＝m2x2.故需要測量兩木塊的質(zhì)量m1和m2，兩木塊落地點到桌面邊緣的水平距離x1、x2，所以需要的器材為刻度尺、天平．選AC.(2)將小球放在桌面邊緣，只要小球能保持靜止，不再滾動，即說明桌面水平．(3)兩物體的質(zhì)量m1、m2和兩木塊落地點分別到桌子兩側(cè)邊的水平距離x1、x2.根據(jù)(1)的公式可知m1x1＝m2x2，代入數(shù)據(jù)可得m2＝0.02(4)根據(jù)公式m1x1＝m2x2可知，改變彈簧進行實驗，得出的水平距離與質(zhì)量成反比，故比值不變．7．(2017年黃岡模擬)為了驗證碰撞中的動量守恒和檢驗兩個小球的碰撞是否為彈性碰撞，某同學選取了兩個體積相同、質(zhì)量相差比較大的小球，按下述步驟做了如下實驗：①用天平測出兩小球的質(zhì)量(分別為m1和m2，且m1＞m2)；②按圖示安裝好實驗器材，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線水平，將一斜面BC連接在斜槽末端；③先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，記下小球在斜面上的落點位置；④將小球m2放在斜槽末端邊緣處，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，分別記下小球m1和m2在斜面上的落點位置；⑤用毫米刻度尺量出各個落點位置到斜槽末端點B的距離．圖中D、E、F點是該同學記下小球在斜面上的落點位置，到B點的距離分別為LD、LE、LF.根據(jù)該同學的實驗，回答下列問題：(1)在不放小球m2時，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，m1的落點在圖中的______點，把小球m2放在斜槽末端邊緣處，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，碰后小球m1的落點在圖中的______點．(2)若碰撞過程中，動量和機械能均守恒，不計空氣阻力，則下列表達式中正確的有______．A．m1LF＝m1LD＋m2LEB．m1Leq\o\al(2,E)＝m1Leq\o\al(2,D)＋m2Leq\o\al(2,F)C．m1LE＝m1LD＋m2LFD．LE＝LF－LD【答案】(1)ED(2)C【解析】(1)小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，m1的落點在圖中的E點，小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度減小，都做平拋運動，所以碰撞后m1球的落地點是D點，m2球的落地點是F點．(2)碰撞前，小球m1落在圖中的E點，設其水平初速度為v1.小球m1和m2發(fā)生碰撞后，m1的落點在圖中的D點，設其水平初速度為v1′，m2的落點是圖中的F點，設其水平初速度為v2.設斜面BC與水平面的傾角為α，由平拋運動規(guī)律得LDsinα＝eq\f(1,2)gt2、LDcosα＝v1′t，解得v1′＝eq\r(\f(gLDcosα2,2sinα)).同理可解得v1＝eq\r(\f(gLEcosα