如图所示,用“碰撞实验器“可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系:先安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O.
接下来的实验步骤如下:
步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置;
步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置;
步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.
①上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量有 .
A.A、B两点间的高度差h1
B.B点离地面的高度h2
C.小球1和小球2的质量m1、m2
D.小球1和小球2的半径r
②当所测物理量满足表达式 (用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.
③完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改造,如图2所示.在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接.使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下,重复实验步骤1和2的操作,得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′.用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l1、l2、l3.则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 (用所测物理量的字母表示).
某同学用如图1所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系.图中A为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C为弹簧测力计,不计绳与滑轮的摩擦.实验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点.
①该同学在一条比较理想的纸带上,从点迹清楚的某点开始记为O点,顺次选取5个点,分别测量这5个点到O之间的距离,并计算出它们与O点之间的速度平方差△V2(△V2="V"2﹣V02),填入表:
点迹 | s/cm | △v2/m2s2 |
O | / | / |
1 | 1.60 | 0.04 |
2 | 3.60 | 0.09 |
3 | 6.00 | 0.15 |
4 | 7.00 | 0.18 |
5 | 9.20 | 0.23 |
若测出小车质量为0.2kg,结合如图2的图象可求得小车所受合外力的大小为___N
②本实验中是否必须满足小桶(含内部沙子)的质量远小于小车的质量________(填是或否)
③若该同学通过计算发现小车所受合力小于弹簧测力计读数,明显超出实验误差的正常范围.你认为主要原因是________.
在“验证机械能守恒定律”的实验中:
①某同学用图甲所示装置进行实验,得到如图乙所示的纸带,A、B、C、D、E为连续的五个点,交流电的频率为50Hz,测出点A、C间的距离为14.77cm,点C、E间的距离为16.33cm,已知当地重力加速度为9.8m/s2,重锤的质量为m=1.0kg,则重锤在下落过程中受到的平均阻力大小Ff = .
②某同学上交的实验报告显示重锤增加的动能略大于重锤减少的重力势能,则出现这一问题的原因可能是 (填序号).
A.重锤下落时受到的阻力过大
B.在计算中误将g取10m/s2
C.重锤的质量测量错误
D.交流电源的频率不等于50HZ.
如图是某缓冲装置,劲度系数足够大的轻质弹簧与直杆相连,直杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f,直杆质量不可忽略.一质量为m的小车以速度υ0撞击弹簧,最终以速度v弹回.直杆足够长,且直杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计小车与地面的摩擦.则( )
A.小车被弹回时速度υ一定小于υ0
B.直杆在槽内移动的距离等于
C.直杆在槽内向右运动时,小车与直杆始终保持相对静止
D.弹簧的弹力可能大于直杆与槽间的最大静摩擦力
如图1所示,竖直光滑杆固定不动,套在杆上的轻质弹簧下端固定,将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h=0.1m处,滑块与弹簧不拴接.现由静止释放滑块,通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h并作出滑块的Ek﹣h图象(如图2),其中高度从0.2m上升到0.35m范围内图象为直线,其余部分为曲线,以地面为零重力势能面,取g=10m/s2,由图象可知( )
A.小滑块的质量为0.2kg
B.弹簧最大弹性势能为0.5J
C.滑块上升过程中机械能守恒
D.小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为0.4J
甲、乙两球在光滑的水平面上,沿同一直线同一方向运动,它们的动量分别为p甲=10kg·m/s,p乙=14kg·m/s,已知甲的速度大于乙的速度,当甲追上乙发生碰撞后,乙球的动量变为20kg·m/s,则甲、乙两球的质量m甲:m乙的关系可能是( )
A.3:10 B.1:10 C.1:4 D.1:6