如图为用打点计时器探究碰撞中的不变量的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速直线运动,小车A与原来静止在前方的小车B相碰并粘在一起继续做匀速直线运动,在小车A后连着纸带,电磁打电计时器电源频率为50Hz。
(1)用小木片将长木板一端垫起的目的是___________________。
(2)已测得小车A的质量m1=0.4kg,小车B质量m2=0.4kg,由以上测量结果可得碰前总动量: kg.m/s;碰后总动量: kg.m/s。
一辆总质量为M的列车,在平直轨道上以v匀速行驶,突然后一节质量为m的车厢脱钩.假设列车受到的阻力与质量成正比,牵引力不变,则当后一节车厢刚好静止的瞬间,前面列车的速度为____________.
如图为“碰撞中的动量守恒”实验装置示意图
(1)入射小球1与被碰小球2直径相同,它们的质量相比较,应是m1____m2.
(2)在做此实验时,若某次实验得出小球的落点情况如图所示.假设碰撞中动量守恒,则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比m1:m2= .
某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验.气垫导轨装置如图(a)所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成.在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气会从小孔中喷出,使滑块稳定地漂浮在导轨上,这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差.
(1)下面是实验的主要步骤:
①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;
②向气垫导轨通入压缩空气;
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端,调节打点计时器的高度,直至滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向;
④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间;
⑥先 ,然后 _,让滑块带动纸带一起运动;
⑦取下纸带,重复步骤④⑤⑥,选出理想的纸带如图(b)所示;
⑧测得滑块1的质量310g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g.试完善实验步骤⑥的内容.
(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点,计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为 kg·m/s;两滑块相互作用以后系统的总动量为 kg·m/s(保留三位有效数字).
(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是
如图16-8所示,质量为m1的车厢静止在光滑的水平面上,车厢内有一质量为m2的物体以初速度v0沿车厢水平地板向右运动,与车厢两壁发生若干次碰撞后,最后静止在车厢中,此时车厢的速度为_____________.
某同学用图丙所示的光滑轨道装置,通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律,则:
(1)A球从G处自由释放,在水平轨道末端R处与B球碰撞,B球着地的点迹如丁图所示,则碰后B球的水平射程为 cm。
(2)在以下选项中,哪些是本次实验必须进行的测量?
答: (填选项号)。
A.水平槽上未放B球时,测量A球落点位置到O点的距离
B.A球与B球碰撞后,测量A球落点位置到O点的距离
C.测量A球或B球的直径
D.测量A球和B球的质量(或两球质量之比)
E.测量G点相对于水平槽面的高度
(3)设两球的质量分别为mA、mB,且mA>mB,如丙图所示,重垂线投影点为O,球的着地点迹的中心位置为M、P、N。用两球碰撞来验证动量守恒,满足: (根据实验中测得的物理量、长度等,用字母符号表示)。
如图是用来验证动量守恒的实验装置,弹性球1用细线悬挂于O点,O点正下方桌子的边缘放有一静止弹性球2.实验时,将球1拉到A点并从静止开始释放球1,当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞。碰撞后,球1把处于竖直方向的轻质指示针OC推移到与竖直线夹角为β处,球2落到水平地面上的C点。测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒。现已测出:在A点时,弹性球1球心离水平桌面的距离为a,轻质指示针OC与竖直方向的夹角为β,球1和球2的质量分别为,m1 m2,C点与桌子边沿间的水平距离为b。
①在此实验中要求m1_________m2(填大于,小于或等于)
②此外,还需要测量的量是________________、和_____________________。
③根据测量的数据,该实验中动量守恒的表达式为__________________________。
一个质量为M=0.20kg的小球放在高度为h=5.0m的直杆顶端。一颗质量m=0.010kg的子弹以v0 = 5.0×102m/s的速度沿水平方向击中小球,并穿过球心,小球落地处离杆的距离为s=20m。求子弹落地处离杆的距离。(g = 10m/s2)
一列火车共有n节车厢,各节车厢质量相等,相邻车厢间留有空隙,首端第一节车厢以速度v向第二节撞去,并连接在一起,然后再向第三节撞去,并又连接在一起,这样依次撞下去,使n节车厢全部运动起来,那么最后火车的速度是_________(铁轨对车厢的摩擦不计).
气垫导轨是常用的一种实验仪器.它是利用气泵 使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮 在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计),
采用的实验步骤如下:
A.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB;
B.调整气垫导轨,使导轨处于水平;
C.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡
销锁定,静止地放置在气垫导轨上;
D.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1;
E.按下电钮放开卡销,同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作.当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时,记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.
本实验中还应测量的物理量是 ,利用上述测量的实验数据,
验证动量守恒定律的表达式是 .
某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速直线运动,然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速直线运动.他设计的具体装置如图所示,在小车A后连着纸带,电磁打点计时器的电源频率为50Hz,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.
①若已得到打点纸带如图甲所示,并将测得各计数点间距标在图上,A为运动起始的第一点,若要计算小车A的碰前速度以vA及计算A和B碰后的共同速度v共,应分别选择纸带的哪一段?(“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)
②若已测得小车A的质量 m1=0.40kg,小车B的质量m2=0.20kg,那么碰前两小车的总动量为多少?碰后两小车的总动量为多少?
如图16-7所示,质量为m的小球以水平速度v垂直撞到竖直墙壁上之后,以相同的速率反弹回来,则小球撞击墙壁前后动量的变化为_____________,方向与反弹后方向_____________.
图16-7
某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速运动,他设计的具体装置如图所示.在小车A后连着纸带,电磁打点计时器电源频率为50Hz,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.
(1)若已得到打点纸带如图所示,并将测得的各计数点间距离标在图上,A点是运动起始的第一点,则应选 段来计算A的碰前速度,应选 段来计算A和B碰后的共同速度(以上两格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”).
(2)已测得小车A的质量m1=0.40kg,小车B的质量m2=0.20kg,由以上测量结果可得:碰前mAvA+mBvB= kg·m/s;碰后mAvA’+mBvB’= kg·m/s.并比较碰撞前后两个小车质量与速度的乘积之和是否相等________。(计算结果保留三位有效数字)
为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞(碰撞过程中没有机械能损失),某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球,按下述步骤做了如下实验:
①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2,且m1>m2.
②按照如图所示的那样,安装好实验装置.将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端点的切线水平.将一斜面BC连接在斜槽末端.
③先不放小球m2,让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,记下小球在斜面上的落点位置.
④将小球m2放在斜槽前端边缘处,让小球m1从斜槽顶端A处滚下,使它们发生碰撞,记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置.
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离.图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置,到B点的距离分别为LD、LE、LF.根据该同学的实验,回答下列问题:
(1)小球m1与m2发生碰撞后,m1的落点是图中的 点,m2的落点是图中的 点.
(2)用测得的物理量来表示,只要满足关系式 ,
则说明碰撞中动量是守恒的.
(3)用测得的物理量来表示,只要再满足关系式 ,
则说明两小球的碰撞是弹性碰撞.
试题篮
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