【題目】在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,甲、乙兩位同學(xué)用了不同的實(shí)驗(yàn)方案。
(1)如圖1所示,甲同學(xué)利用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。
①實(shí)驗(yàn)中,斜槽軌道末端_______________。(填選項(xiàng)前字母)
A.必須水平
B.要向上傾斜
C.要向下傾斜
②若入射小球質(zhì)量為m1,半徑為r1;被碰小球質(zhì)量為m2,半徑為r2。實(shí)驗(yàn)要求m1___________m2,r1_________r2。(填“>”“<”或“=”)
③圖1中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí),先讓入射小球m1多次從斜軌上S位置由靜止釋放,找到其平均落點(diǎn)位置P,測量平拋射程OP。然后把被碰小球m2靜置于軌道水平部分末端,再將入射小球m1從斜軌上S位置由靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復(fù)?諝庾枇雎圆挥(jì),接下來要完成的必要步驟是_____________。(填選項(xiàng)前的字母)
A.測量兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2
B.測量小球m1開始釋放時(shí)的高度h
C.測量拋出點(diǎn)距地面的高度H
D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N
E.測量平拋射程OM、ON
F.測量兩個(gè)小球的半徑r1、r2
④若兩小球相碰前后的的動(dòng)量守恒,其表達(dá)式可表示為_____________________________;若碰撞時(shí)彈性碰撞,則還可以寫出表達(dá)式為________________________。(用③問中測量的量表示)
(2)如圖2所示,乙同學(xué)利用此裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。水平氣墊導(dǎo)軌(軌道與滑塊間摩擦力忽略不計(jì))上裝有兩個(gè)光電計(jì)時(shí)裝置C和D,可記錄遮光片的遮光時(shí)間。將滑塊A、B靜止放在導(dǎo)軌上,乙同學(xué)按照如下步驟進(jìn)行試驗(yàn):
a.測量滑塊A的質(zhì)量,測量滑塊B的質(zhì)量
b.測量滑塊A的遮光片的寬度d1,滑塊B的遮光片的寬度d2
c.給滑塊A一個(gè)向右瞬時(shí)沖量,讓滑塊A與靜止的滑塊B發(fā)生碰撞后,B、A依次通過光電計(jì)時(shí)裝置D
d.待B、A完全通過廣電計(jì)時(shí)裝置D后用手分別按住
e.記錄光電計(jì)時(shí)電裝置C顯示的時(shí)間t1和裝置D顯示的時(shí)間t2、t3
①完成上述實(shí)驗(yàn)步驟需要的實(shí)驗(yàn)器材有___________。
②按照乙同學(xué)的操作,若兩滑塊碰撞前后的動(dòng)量守恒,其表達(dá)式可表示為________________________;兩滑塊碰撞過程中損失的機(jī)械能為________________________________。
(3)通過實(shí)驗(yàn)來“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”,不論采用何種方法,都要測得系統(tǒng)內(nèi)物體作用前后的“速度”,請(qǐng)比較分析甲、乙同學(xué)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案,分別說明在測得“速度”的方法上有何不同?___________
【答案】A > = ADE 天平、刻度尺 甲是利用平拋射程間接代替速度,乙是直接求出速度。
【解析】
(1)①實(shí)驗(yàn)中,斜槽軌道末端必須要水平,以保證小球能做平拋運(yùn)動(dòng),故選A;
②為保證兩球發(fā)生正碰,要求兩球必須要等大,即r1=r2;為防止入射球反彈,則入射球的質(zhì)量要大于被碰球的質(zhì)量,即m1>m2;
③要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律定律,即驗(yàn)證:m1v1=m1v2+m2v3,
小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng),它們拋出點(diǎn)的高度相等,在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等,上式兩邊同時(shí)乘以t得:m1v1t=m1v2t+m2v3t,
得:m1OP=m1OM+m2ON,
因此需要完成的必要的操作步驟是 ADE.
④實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證:m1OP=m1OM+m2ON;
若碰撞時(shí)彈性碰撞,則還可以寫出表達(dá)式為
即即 ;
(2)①完成上述實(shí)驗(yàn)步驟需要的實(shí)驗(yàn)器材有天平和刻度尺;
②碰撞前后滑塊A的速度分別為:;;
碰撞后滑塊B的速度為:;
則要驗(yàn)證的關(guān)系是:,即 ;
兩滑塊碰撞過程中損失的機(jī)械能為:
(3)甲是利用平拋射程間接代替速度,乙是用遮光板通過光電門的平均速度代替瞬時(shí)速度。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】水平放置長為L=4.5m的傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),速度為v=3m/s,質(zhì)量為m2=3kg的小球被長為的輕質(zhì)細(xì)線懸掛在O點(diǎn),球的左邊緣恰于傳送帶右端B對(duì)齊;質(zhì)量為m1=1kg的物塊自傳送帶上的左端A點(diǎn)以初速度v0=5m/s的速度水平向右運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)與球m2發(fā)生碰撞,在極短的時(shí)間內(nèi)以碰撞前速率的反彈,小球向右擺動(dòng)一個(gè)小角度即被取走。已知物塊與傳送帶間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1,取重力加速度。求:
(1)碰撞后瞬間,小球受到的拉力是多大?
(2)物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中,與傳送帶間摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能是多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,半徑為R=2cm的圓形區(qū)域中有垂直紙?jiān)谙蛲獾膭驈?qiáng)磁場(圖中未畫出),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T,一個(gè)比荷為2×106C/kg的帶正電的粒子從圓形磁場邊界上的A點(diǎn)以v0=8×104m/s的速度垂直直徑MN射入磁場,恰好從N點(diǎn)射出,且∠AON=120。下列選項(xiàng)正確的是( )
A. 帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為1cm
B. 帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡圓心一定在圓形磁場的邊界上
C. 若帶電粒子改為從圓形磁場邊界上的C點(diǎn)以相同的速度入射,一定從N點(diǎn)射出
D. 若要實(shí)現(xiàn)帶電粒子從A點(diǎn)入射,從N點(diǎn)出射,則該圓形磁場的最小面積
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,水平U形光滑框架,寬度L=1m,電阻忽略不計(jì),導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量,電阻,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T,方向垂直框架向上.現(xiàn)用F=1N的拉力由靜止開始向右拉ab棒,當(dāng)ab棒的速度達(dá)到時(shí),求此時(shí):
(1)ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大。
(2)ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小和方向;
(3)ab棒所受安培力的大小和方向;
(4)ab棒的加速度的大。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,MN是放置在勻強(qiáng)磁場中的一塊薄金屬板,帶電粒子(不計(jì)重力)在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)并穿過薄金屬板,實(shí)線表示其運(yùn)動(dòng)軌跡,由圖可知 ( )
A. 粒子帶正電
B. 粒子運(yùn)動(dòng)方向是abcde
C. 粒子運(yùn)動(dòng)方向是edcba
D. 粒子上半周運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間比下半周所用時(shí)間長
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在科幻電影《流浪地球》中,由于太陽極速衰老膨脹即將吞噬地球,所以人類要把地球“推”離太陽系,而要想實(shí)現(xiàn)這一步,首先要讓地球停止自轉(zhuǎn)。人類采用的辦法是在赤道上假設(shè)若干臺(tái)大功率“轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)”,利用核聚變反應(yīng)中釋放的能量將燃燒物質(zhì)以極高的速度拋射到太空,利用“反沖力”使地球轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸減慢。已知每臺(tái)“轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)”在單位時(shí)間內(nèi)能將質(zhì)量為m0的物質(zhì)以相對(duì)地球速度v拋出,地球質(zhì)量為,半徑為,自轉(zhuǎn)角速度為。
(1)如圖所示,大圓表示地球赤道,彎曲箭頭表示地球自轉(zhuǎn)方向,小圓圈表示轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)的位置。要想獲得最大的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,使減速效果最好,請(qǐng)你用箭頭在途中A點(diǎn)標(biāo)出燃燒物質(zhì)的拋射方向___________。
(2)若轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)都按照產(chǎn)生最大力矩方向拋射物質(zhì),求每臺(tái)轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)獲得的平均反沖力F的大小___________。(說明:地球減速是個(gè)漫長的過程,但在研究反沖力時(shí),可認(rèn)為地球自轉(zhuǎn)速度不變)
(3)為了計(jì)算在赤道上要假設(shè)多少臺(tái)“轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)”,需用到與剛體(理想化模型,即形狀和大小完全不變的物體)轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的物理知識(shí)。雖然我們?cè)诟咧须A段沒有學(xué)習(xí)關(guān)于剛體的動(dòng)力學(xué)知識(shí),但是我們可以通過“類比”的方法來認(rèn)識(shí)它。
a.我們學(xué)過質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程:。相應(yīng)地,在剛體轉(zhuǎn)動(dòng)中,有 ,其中,M表示力矩,表征外力對(duì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)效果;I為剛體的“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”,與平動(dòng)中的質(zhì)量m相對(duì)應(yīng),表征剛體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度。對(duì)于質(zhì)量均勻分布的剛體而言,,m為球體質(zhì)量,R為球體半徑,地球可視為質(zhì)量分布均勻的剛體。到目前為止,你可能還不知道所代表的物理含義,但它也可以表示為某個(gè)物理量變化率的形式,與平動(dòng)中的加速度a對(duì)應(yīng)。請(qǐng)你利用所學(xué)知識(shí)并結(jié)合題目信息,猜想“”所代表的物理量,簡要寫出猜想理由并說明所代表的物理量的含義___________。
b.若要求在T時(shí)間內(nèi)停止自轉(zhuǎn),求赤道上至少要安裝轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)的個(gè)數(shù)N___________。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖1是回旋加速器D型盒外觀圖,如圖2是回旋加速器工作原理圖。已知D型盒半徑為R,電場寬度為d,加速電壓為u,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,微觀粒子質(zhì)量是m,帶正電q,從S處從靜止開始被加速,達(dá)到其可能的最大速度vm后將到達(dá)導(dǎo)向板處,由導(dǎo)出裝置送往需要使用高速粒子的地方。下列說法正確的是( )
A. D型盒半徑,高頻電源的電壓是決定vm的重要因素
B. 粒子從回旋加速器中獲得的動(dòng)能是
C. 粒子在電場中的加速時(shí)間是
D. 高頻電源的周期遠(yuǎn)大于粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)周期
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【題目】在如圖甲所示的電路中,穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向下,螺線管匝數(shù)匝,橫截面積螺線管導(dǎo)線電阻,,,在一段時(shí)間內(nèi),穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。則下列說法中正確的是
A. 閉合S,電路中的電流穩(wěn)定后電容器下極板帶負(fù)電
B. 螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為1V
C. 閉合S,電路中的電流穩(wěn)定后,電阻的電功率為
D. 閉合S,電路中的電流穩(wěn)定后,再斷開S,流經(jīng)的電荷量為
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】半徑為R的內(nèi)壁絕緣光滑的半圓筒如圖所示固定,在a、b、c三點(diǎn)分別垂直于紙面放置三根等長的長直導(dǎo)線、b兩點(diǎn)位于水平直徑的兩端,導(dǎo)線a中通有垂直紙面向里、大小為的恒定電流。導(dǎo)線c中電流方向也垂直紙面向里,但大小未知。導(dǎo)線a、b固定,導(dǎo)線c處于靜止?fàn)顟B(tài),且與筒壁間無相互作用力,Oc與Oa的夾角為已知長直導(dǎo)線在距導(dǎo)線r處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為為常數(shù),I為長直導(dǎo)線中的電流,不考慮邊緣效應(yīng)。求導(dǎo)線b中通過的電流大小和方向。
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