【題目】某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌上滑塊間的碰撞來尋找物體相互作用過程中的“不變量”,實驗裝置如圖所示,實驗過程如下“+、-”表示速度方向

實驗1 使m1=m2=025 kg,讓運動的m1碰靜止的m2,碰后兩個滑塊分開數(shù)據(jù)如表1

表1

碰前

碰后

滑塊m1

滑塊m2

滑塊m1

滑塊m2

速度v/m·s-1

+0110

0

0

+0108

根據(jù)這個實驗可推知,在實驗誤差允許的范圍內(nèi):

1碰前物體的速度________填“等于”或“不等于”碰后物體的速度;

2碰前物體的動能________填“等于”或“不等于”碰后物體的動能;

3碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv________填“等于”或“不等于”碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv

實驗2 使m1=m2=025 kg,讓運動的m1碰靜止的m2,碰后m1、m2一起運動數(shù)據(jù)如表2

表2

碰前

碰后

滑塊m1

滑塊m2

滑塊m1

滑塊m2

速度v/m·s-1

+0140

0

+0069

+0069

根據(jù)這個實驗可推知

1碰前物體的速度________填“等于”或“不等于”碰后物體速度的矢量和;

2碰前物體的動能________填“等于”或“不等于”碰后物體動能的和;

3碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv________填“等于”或“不等于”碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv的矢量和

實驗3 使2m1=m2=05 kg,讓運動的m1碰靜止的m2,碰后m1、m2分開數(shù)據(jù)如表3

表3

碰前

碰后

滑塊m1

滑塊m2

滑塊m1

滑塊m2

速度v/m·s-1

+0120

0

-0024

+0070

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可推知,在誤差允許范圍內(nèi):

1碰前物體的速度________填“等于”或“不等于”碰后物體速度的矢量和;

2碰前物體的動能________填“等于”或“不等于”碰后物體動能的和;

3碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv________填“等于”或“不等于”碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv的矢量和

還進行了其他情景的實驗,最終在實驗中發(fā)現(xiàn)的“不變量”是________

4在“探究碰撞中的不變量”實驗中,關(guān)于實驗結(jié)論的說明,正確的是________

A只需找到一種情景的“不變量”即可,結(jié)論對其他情景也同樣適用

B只找到一種情景的“不變量”還不夠,其他情景未必適用

C實驗中要尋找的“不變量”必須在各種碰撞情況下都不改變

D進行有限次實驗找到的“不變量”,具有偶然性,結(jié)論還需要檢驗

【答案】1等于 等于 等于

2等于 不等于 等于

3不等于 不等于 等于 質(zhì)量和速度的乘積

4BCD

【解析】1從表格中數(shù)據(jù)看出,碰撞前后的質(zhì)量相同,碰撞前后物體的速度與碰撞后速度相等,動能相等,質(zhì)量與速度的乘積mv相等

2碰前的速度為v1=0140 m/s,

碰后物體速度的矢量和為v20069+0069 m/s=0138 m/s,在誤差允許的范圍內(nèi)相等

碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積

mv=025×0140 kg·m/s=0035 kg·m/s

碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積

mv=025×0069×2 kg·m/s=0034 5 kg·m/s,

在誤差允許的范圍內(nèi)相等

碰前的動能為:

Ek1×025×01402 J=0002 45 J

碰后的動能Ek2×025×00692×025×00692 J=0001 19 J

在誤差允許的范圍內(nèi)動能不相等

3碰前的速度為v1=0120 m/s,

碰后的速度v2-0024+0070 m/s=0046 m/s,知速度不相等

碰前的動能

Ek1×025×0122 J=0001 8 J

碰后的動能

Ek2×025×00242×05×0072 J=0001 3 J

在誤差允許的范圍內(nèi)動能不等

碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積

mv=025×012 kg·m/s=003 kg·m/s,

碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積

mv= 025×0024+05×007 kg·m/s

=0029 kg·m/s,

則誤差允許的范圍內(nèi)相等

綜上所述,最終在實驗中發(fā)現(xiàn)的“不變量”是“質(zhì)量和速度的乘積”

4在“探究碰撞中的不變量”實驗中,只找到一種情景的“不變量”還不夠,其他情景未必適用,必須在各種碰撞的情況下都不改變,有限次實驗偶然性較大,得出的結(jié)論需要檢驗,故B、C、D正確,A錯誤,故選B、C、D

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①帶電粒子的比荷
②帶電粒子在磁場中運動的周期
③帶電粒子在磁場中運動的半徑
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B.①③
C.②③
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