【題目】某同學(xué)用如圖1所示裝置通過兩球碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。實(shí)驗(yàn)時(shí)先使m1球從斜槽上某一固定位置S由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡。重復(fù)上述操作10次,得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡。再把m1球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓m1球仍從位置S由靜止開始滾下,和m2球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡。重復(fù)這種操作10次,得到了如圖所示的三個(gè)落地處.
①請你敘述用什么方法找出落地點(diǎn)的平均位置(_______________)
②對于實(shí)驗(yàn)的操作要求,下列說法正確的是(_____)
A.m1球的質(zhì)量一定大于m2球的質(zhì)量,m1球的半徑可以大于m2球的半徑
B.斜槽軌道必須光滑
C.斜槽軌道末端可以不水平
D.將小球靜止放在的軌道末端看小球是否滾動(dòng)來檢測斜槽軌道末端是否水平
E. 每次實(shí)驗(yàn)中,m1球必須從同一位置靜止釋放。
F. 本實(shí)驗(yàn)必需使用的器材有刻度尺、天平和秒表
③ 在某次實(shí)驗(yàn)中,測量出兩小球的質(zhì)量分別為m1、m2,MP的長度是L1,ON的長度是L2,則在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為_________________,即說明兩球碰撞遵守動(dòng)量守恒定律。
④如圖2,將氣墊導(dǎo)軌水平放置做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)。碰撞時(shí)難免有能量損失,只有當(dāng)某個(gè)物理量在能量損失較大和損失較小的碰撞中都不變,它才有可能是我們尋找的不變量。
如圖3甲所示,用細(xì)線將兩個(gè)滑塊拉近,把彈簧壓縮,然后燒斷細(xì)線,彈簧彈開后落下,兩個(gè)滑塊由靜止向相反方向運(yùn)動(dòng)。如圖3乙所示,在兩滑塊相碰的端面裝上彈性碰撞架,可以得到能量損失很小的碰撞。在滑塊的碰撞端貼膠布,可以增大碰撞時(shí)的能量損失。如果在兩個(gè)滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥(圖3丙),碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中,使兩個(gè)滑塊連成一體運(yùn)動(dòng),這樣的碰撞中能量損失很大。
若甲、乙、丙圖中左側(cè)滑塊和右側(cè)滑塊的質(zhì)量都為m,兩遮光片的寬度都為d,光電門記錄的遮光片擋光時(shí)間如下表所示。
狀態(tài) | 左側(cè)光電門 | 右側(cè)光電門 | |
甲圖 裝置 | 碰前 | 無 | 無 |
碰后 | T1 | T2 | |
乙圖 裝置 | 碰前 | T3 | 無 |
碰后 | 無 | T4 | |
丙圖 裝置 | 碰前 | T3 | 無 |
碰后 | 無 | T6、T6 |
a.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),若采用乙圖裝置,碰后右側(cè)滑塊第一次通過光電門計(jì)時(shí)裝置記錄的擋光片擋光時(shí)間為T4。若采用丙圖裝置,碰后右側(cè)滑塊第一次通過光電門計(jì)時(shí)裝置記錄的擋光片擋光時(shí)間為T6。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這兩次碰撞均遵守動(dòng)量守恒定律,請你判斷T4和T6的關(guān)系應(yīng)為T4________T6(選填“>”、“<”或“=”)。
b.利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置能否測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大小__________?如果可以,請根據(jù)實(shí)驗(yàn)中能夠測出的物理量寫出表達(dá)式__________。
【答案】多做幾次試驗(yàn),用盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)都圈在里面,其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置 DE m1 L1= m2 L2 < 能 Ep=(m+m)
【解析】
①為了減小一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的誤差,需多做幾次實(shí)驗(yàn),用盡量小的圓將多個(gè)落點(diǎn)圈起來,然后找到圓心的位置,即為平均落點(diǎn)的位置;
②如果m1=m2,就會出現(xiàn)m1以一個(gè)極小的速度飛出,m2以稍小于碰前m1的速度水平飛出,此種情況水平位移測量誤差較大;如果m1<m2,碰后會出現(xiàn)m1反向彈回,由于斜槽上摩擦力的作用,再返回來水平拋出的初速度就必然和原來碰前的不同了,實(shí)驗(yàn)誤差較大,所以實(shí)驗(yàn)要求兩小球的質(zhì)量m1>m2。本實(shí)驗(yàn)要求兩小球水平正碰,所以兩小球的半徑必須相同,所以A錯(cuò)誤;因?yàn)樾∏蛎看味紡男辈凵贤晃恢脻L下,摩擦力每次對小球的影響相同,斜槽軌道不必要光滑,B錯(cuò)誤;因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)驗(yàn)證的是水平方向的動(dòng)量守恒,小球從末端飛出做平拋運(yùn)動(dòng),斜槽末端必須水平,將小球靜止放在的軌道末端看小球是否滾動(dòng)來檢測斜槽軌道末端是否水平,所以C錯(cuò)誤;D正確;為確保多次實(shí)驗(yàn)時(shí),小球到達(dá)軌道末端的速度相同,所以m1球必須從同一位置由靜止釋放,E正確;實(shí)驗(yàn)需要用天平測兩小球的質(zhì)量,刻度尺測平拋的水平位移,無需測量時(shí)間,所以秒表不需要,F錯(cuò)誤;
③兩球碰后,被碰球m2的速度最大,落點(diǎn)最遠(yuǎn),即圖中N點(diǎn);因?yàn)榕鲎矔r(shí)m1把一部分能量給了m2,所以碰后m1的速度就會小于碰前的速度,碰后落點(diǎn)位置較之前就會靠左一些,因此P點(diǎn)是不放m2、m1自己的落點(diǎn)位置,M點(diǎn)是兩球碰后m1的落點(diǎn)位置。根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律:x=vt和g得,所以當(dāng)h相同時(shí)v與位移x成正比。因此可以由驗(yàn)證轉(zhuǎn)化為驗(yàn)證是否成立即可。整理得,亦即。
④a.乙圖裝置和丙圖裝置中,因?yàn)榕銮白髠?cè)光電門的擋光時(shí)間都是T3,說明兩次實(shí)驗(yàn)左側(cè)滑塊的初速度都相同。乙圖中兩滑塊發(fā)生的是非完全彈性碰撞,動(dòng)能損失一部分,丙圖中兩滑塊發(fā)生的是完全非彈性碰撞,動(dòng)能損失最多。因此,兩種情況下碰后右側(cè)滑塊的速度,乙圖的要大于丙圖的,在遮光片的寬度相同時(shí),通過光電門的時(shí)間T4<T5。
b. 利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置能測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大小。燒斷細(xì)線前,系統(tǒng)的動(dòng)能為零,只有彈性勢能;燒斷細(xì)線后,彈性勢能完全轉(zhuǎn)化為兩滑塊的動(dòng)能;該過程中機(jī)械能守恒,所以只要計(jì)算燒斷細(xì)線后兩滑塊的動(dòng)能之和即可,即:。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一列簡諧橫波由a點(diǎn)向b點(diǎn)傳播,振幅為10cm,t=0時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)的位移為+5cm且向上振動(dòng),b質(zhì)點(diǎn)恰在平衡位置向上振動(dòng);經(jīng)t=0.1s,b質(zhì)點(diǎn)第一次位移+5cm:已知a、b兩點(diǎn)的平衡位置間距為2m。
①求質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期T,并寫出b質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方程;
②求該簡諧橫波的波速。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】利用圖示裝置可以做力學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn)。
(1)以下說法正確的一項(xiàng)是___。
A.利用此裝置可做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn),但必須設(shè)法消除小車和木板間的摩擦阻力的影響
B.利用此裝置可做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn),在平衡小車受到的摩擦力后,小車機(jī)械能就守恒了
C.利用此裝置可“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”,在用圖像法處理數(shù)據(jù)時(shí),如果畫出的am關(guān)系圖像不是直線,就可確定加速度與質(zhì)量成反比
D.利用此裝置做“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)將木板帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高,這樣做的目的是利用小車重力沿斜面的分力補(bǔ)償小車運(yùn)動(dòng)中所受阻力的影響
(2)某同學(xué)在利用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí),若要讓運(yùn)動(dòng)過程中細(xì)線拉力大小盡可能接近鉤碼的重力,應(yīng)滿足的條件是_________________________________________;若不斷增加所掛鉤碼的個(gè)數(shù),則隨鉤碼個(gè)數(shù)的增加,小車加速度a的值將趨近于________。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R,質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸,棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì),整個(gè)裝置放在水平勻強(qiáng)磁場中,棒在豎直向上的恒力F作用下勻速上升的一段時(shí)間內(nèi),金屬棒受恒定大小的滑動(dòng)摩擦力f,下列說法正確的是
A. 通過電阻R的電流方向水平向右,棒受到的安培力方向豎直向上
B. 通過電阻R的電流方向水平向左,棒受到的安培力方向豎直向下
C. 棒機(jī)械能增加量的大小等于棒克服重力所做的功
D. 棒機(jī)械能的增加量等于恒力F和滑動(dòng)摩擦力f做的總功
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】“通過觀測的結(jié)果,間接構(gòu)建微觀世界圖景”是現(xiàn)代物理學(xué)研究的重要手段,如通過光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)確定了光具有粒子性。弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)是研究汞原子能量是否具有量子化特點(diǎn)的重要實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)原理如圖1所示,燈絲K發(fā)射出初速度不計(jì)的電子,K與柵極G間的電場使電子加速,GA間加有0.5V電壓的反向電場使電子減速,電流表的示數(shù)大小間接反映了單位時(shí)間內(nèi)能到達(dá)A極電子的多少。在原來真空的容器中充入汞蒸汽后,發(fā)現(xiàn)KG間電壓U每升高4.9V時(shí),電流表的示數(shù)I就會顯著下降,如圖2所示?茖W(xué)家猜測電流的變化與電子和汞原子的碰撞有關(guān),玻爾進(jìn)一步指出該現(xiàn)象應(yīng)從汞原子能量量子化的角度去解釋。下列說法錯(cuò)誤的是
A. 汞原子基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)的能級之差可能是4.9eV
B. KG間電壓低于4.9V時(shí),電流隨電壓增大而上升,是因?yàn)殡娮幽芰吭礁,越容易克服反向電壓到達(dá)A極
C. KG間電壓在5~10V之間時(shí),出現(xiàn)電流隨電壓增大而上升的一段圖線,是因?yàn)閱挝粫r(shí)間使汞原子發(fā)生躍遷的電子個(gè)數(shù)增加
D. 即使KG間電壓高于4.9V,電子也存在始終不與汞原子發(fā)生碰撞的可能性
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】利用電場來控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng),在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用。如圖1所示為電子槍的結(jié)構(gòu)示意圖,電子從熾熱的金屬絲中發(fā)射出來,在金屬絲和金屬板之間加一電壓U0,發(fā)射出的電子在真空中加速后,沿電場方向從金屬板的小孔穿出做直線運(yùn)動(dòng)。已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,不計(jì)電子重力及電子間的相互作用力。設(shè)電子剛剛離開金屬絲時(shí)的速度為零。
(1)求電子從金屬板小孔穿出時(shí)的速度v0的大小;
(2)示波器中的示波管是利用電場來控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。如圖2所示,Y和Y'為間距為d的兩個(gè)偏轉(zhuǎn)電極,兩板長度均為L,極板右側(cè)邊緣與屏相距x,OO'為兩極板間的中線并與屏垂直,O點(diǎn)為電場區(qū)域的中心點(diǎn)。接(1),從金屬板小孔穿出的電子束沿OO'射入電場中,若兩板間不加電場,電子打在屏上的O'點(diǎn)。為了使電子打在屏上的P點(diǎn),P與O'相距h,已知電子離開電場時(shí)速度方向的反向延長線過O點(diǎn)。則需要在兩極板間加多大的電壓U;
(3)某電子槍除了加速電子外,同時(shí)對電子束還有會聚作用,其原理可簡化為圖3所示。一球形界面外部空間中各處電勢均為φ1,內(nèi)部各處電勢均為φ2(φ2>φ1),球心位于z軸上O點(diǎn)。一束靠近z軸且關(guān)于z軸對稱的電子流以相同的速度v1平行于z軸射入該界面,由于電子只受到法線方向的作用力,其運(yùn)動(dòng)方向?qū)l(fā)生改變,改變前后能量守恒。
①試推導(dǎo)給出電子進(jìn)入球形界面后速度大小;
②類比光從空氣斜射入水中,水相對于空氣的折射率計(jì)算方法n,若把上述球形裝置稱為電子光學(xué)聚焦系統(tǒng),試求該系統(tǒng)球形界面內(nèi)部相對于外部的折射率。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,一輕質(zhì)彈簧一端固定在傾角為37°的光滑固定斜面的底端,另一端連接質(zhì)量為mA=2kg的小物塊A,小物塊A靜止在斜面上的O點(diǎn),距O點(diǎn)為x0=0.75m的P處有一質(zhì)量為mB=1kg的小物塊B,由靜止開始下滑,與小物塊A發(fā)生彈性正碰,碰撞時(shí)間極短,碰后當(dāng)小物塊B第一次上滑至最高點(diǎn)時(shí),小物塊A恰好回到O點(diǎn)。小物塊A、B都可視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)碰后小物塊B的速度大;
(2)從碰后到小物塊A第一次回到O點(diǎn)的過程中,彈簧對小物塊A的沖量大小。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】用圖1所示的電路測定一節(jié)蓄電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。蓄電池的電動(dòng)勢E約為2V,內(nèi)阻r比較小,為了實(shí)驗(yàn)的方便,電路中串聯(lián)了一個(gè)定值電阻R0.
(1)現(xiàn)有蓄電池、電流表(量程0~0.6A)、滑動(dòng)變阻器(0~20Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線若干,以及下面的器材:
A.電壓表(0~3V)
B.電壓表(0~15V)
C.定值電阻(2Ω)
D.定值電阻(10Ω)
實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用_______;R0應(yīng)選用________(選填相應(yīng)器材前的字母).
(2)圖2是實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖,已連接了部分導(dǎo)線.請根據(jù)圖1,補(bǔ)充完成實(shí)物間的連線________.在閉合開關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于最_______端 (選填“左”或“右”).
(3)某位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)做出如圖3所示的U-I圖線,可得出蓄電池的電動(dòng)勢E=____V,圖線的斜率k=_____Ω,電源內(nèi)電阻r =_______Ω.
(4)采用圖1電路測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻,產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是(_______)
A.電流表的分壓作用
B.電流表的分流作用
C.電壓表的分流作用
D.電壓表的分壓作用
(5)某位同學(xué)在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn):開關(guān)斷開時(shí),電流表的示數(shù)為零,電壓表卻還有較大示數(shù);閉合開關(guān),移動(dòng)滑片,電壓表和電流表示數(shù)能夠正常變化,獲得多組數(shù)據(jù).那么,這種閉合開關(guān)時(shí)所獲得的多組數(shù)據(jù)_________(選填“可以”或“不可以”)用于求電動(dòng)勢和內(nèi)阻.結(jié)合圖2,簡要說明“開關(guān)斷開時(shí),電壓表還有較大示數(shù)”的原因_________.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,固定位置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長直金屬導(dǎo)軌的間距為d,其右端接有阻值為R的電阻,整個(gè)裝置處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中.一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置,且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸,桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離L時(shí),速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直)。設(shè)桿接入電路的電阻為r,導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度大小為g。則此過程
A. 桿的速度最大值為
B. 流過電阻R的電量為
C. 恒力F做的功與安倍力做的功之和大于桿動(dòng)能的變化量
D. 恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量
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