《高考备考指南 理科综合 物理》课件-实验7 随堂

第六章实验七1．(2017年浙江名校二模)用气垫导轨进行实验时，经常需要使导轨保持水平，检验气垫导轨是否水平的方法之一是，轻推一下滑块，使其先后滑过光电门1和光电门2，如图所示，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录滑块先后经过光电门1、2时的遮光时间Δt1和Δt2，比较Δt1和Δt2即可判断导轨是否水平，为使这种检验更精准，正确的措施是()A．换用质量更大的滑块B．换用宽度Δx更小的遮光条C．提高测量遮光条宽度Δx的精确度D．尽可能增大光电门1、2之间的距离L【答案】D2．(2017年宁德模拟)如图所示，用气垫导轨做“验证动量守恒”实验中，完成如下操作步骤：(1)调节天平，称出两个碰撞端分别贴有尼龙扣滑块的质量m1和m2.(2)安装好A、B光电门，使光电门之间的距离为50cm.导轨通气后，调节导轨水平，(3)在碰撞前，将一个质量为m2滑块放在两光电门中间，使它静止，将另一个质量为m1滑块放在导轨的左端，向右轻推一下m1，记录挡光片通过A光电门的时间t1.(4)两滑块相碰后，它们粘在一起向右运动，记录挡光片通过________的时间t2.(5)得到验证实验的表达式________．【答案】(2)匀速直线(4)B光电门(5)eq\f(m1,t1)＝eq\f(m1＋m2,t2)【解析】(2)为了让物块在水平方向上不受外力，因此应导轨通气后，调节导轨水平，使滑块能够做匀速直线运动.(4)根据实验原理可知，本题中通过光电门来测量速度，因此应测量挡光片经过B光电门的时间．(5)设光电门的长度为l，则m1滑块经过光电门的速度v1＝eq\f(l,t1)，整体经过光电门的速度v2＝eq\f(l,t2)，根据动量守恒定律可知m1v1＝(m1＋m2)v2，代入解得eq\f(m1,t1)＝eq\f(m1＋m2,t2).3．(2017年九江模拟)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：在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动．然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图甲所示．在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．甲乙已测得小车甲的质量m甲＝0.40kg，小车乙的质量m乙＝0.20kg，已得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距并标在图上，A为运动起始的第一点．由以上测量结果可得，碰前两小车系统的总动量为________kg·m/s；碰后两小车系统的总动量为________kg·m/【答案】0.4200.417【解析】由于碰撞之后共同匀速运动的速度小于碰撞之前甲车独自运动的速度，故AC应在碰撞之前，DE应在碰撞之后．推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度．碰撞过程是一个变速运动的过程，而甲车和乙车碰后的共同运动是做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度．碰前系统的动量即甲的动量，p1＝m甲v1＝m1eq\f(BC,5T)＝0.40×eq\f(0.1050,5×0.02)＝0.420kg·m/s；碰后的总动量p2＝(m甲＋m乙)v2＝(m甲＋m乙)eq\f(DE,5T)＝(0.40＋0.20)×eq\f(0.0695,5×0.02)＝0.417kg·m/s.故在误差允许范围内，碰撞前后动量相等．4．(2017年汕头质检)利用动量守恒定律测量滑块与桌面间的动摩擦因数μ，用如图所示的装置进行实验，实验只提供天平、刻度尺等器材：A．先测出滑块A、B的质量M、m，查出当地的重力加速度gB．用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧压缩，滑块B紧靠在桌边C．剪断细线，测出滑块B做平抛运动落地时到重锤线的水平位移s1和滑块A沿桌面滑行距离s2(1)为验证动量守恒，写出还须测量的物理量及表示它的字母：__________.(2)动量守恒的表达式为________(用上述物理量的字母表示，表达式中可包含动摩擦因数μ)．(3)根据(2)中表达式计算出滑块与桌面间的动摩擦因数μ＝________.【答案】(1)桌面离地面高度h(2)Meq\r(2μgs2)＝ms1eq\r(\f(g,2h))(3)eq\f(m2s\o\al(2,1),4M2s2h)【解析】(1)B离开水平面后做平抛运动，为求出其初速度，应测出桌面距地面的高度h.(2)B离开桌面后做平抛运动，在竖直方向h＝eq\f(1,2)gt2，水平方向s1＝vBt，解得vB＝s1eq\r(\f(g,2h)).A离开弹簧后，在水平桌面上做匀减速直线运动，最后静止，由动能定理得－μMgs2＝0－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)，解得vA＝eq\r(2μgs2)，如果动量守恒，则MvA－mvB＝0，即Meq\r(2μgs2)＝ms1eq\r(\f(g,2h)).(3)若在已知动量守恒的前提下，由上式得滑块与桌面间的动摩擦因数μ＝eq\f(m2s\o\al(2,1),4M2s2h).5．(2017年番禺模拟)某同学做验证动量守恒定律的实验，将A、B两滑块在一水平长直气垫导轨上相碰，用频闪照相机分别在t0＝0，t1＝Δt，t2＝2Δt，t3＝3Δt时刻闪光拍照，摄得如图所示照片，其中B像有重叠，已知x轴上单位长度为L，mA＝m，mB＝eq\f(3,2)m，向右为正方向，请完成下列填空．(1)若碰前B静止，则碰撞发生在t＝______时刻，碰后B的动量为__________(用m、L、Δt表示)；(2)若碰后B静止，则碰前A的动量为________，碰前B的动量为__________(用m、L、Δt表示)．【答案】(1)2.5Δteq\f(3mL,2Δt)(2)eq\f(mL,2Δt)eq\f(3mL,2Δt)【解析】(1)若碰前B静止，因碰后B一定向右运动，则可知，7L位置应为碰后的位置，故说明B应静止在6L处．A运动t2后某一时刻与B相碰，碰后Δt内B向右运动L，A向左运动eq\f(L,2).碰后B的动量pB＝eq\f(3,2)m·eq\f(L,Δt)＝eq\f(3mL,2Δt)，由题图可知，A从开始到运动至6L处用时t＝2.5Δt，故碰撞发生在2.5Δt时刻处.(2)若碰后B静止，则碰撞发生在第1、2两次闪光时刻之间，碰撞后B静止，故碰撞发生在x＝6L处．碰前B在Δt内运动L，A运动eq\f(L,2)，则碰前B的速度vB＝eq\f(L,Δt)，所以碰前B的动量pB′＝eq\f(3,2)m·eq\f(L,Δt)＝eq\f(3mL,2Δt).碰前A在Δt内的位移为eq\f(L,2)，则其速度vA＝eq\f(L,2×Δt)，则A的动量pA＝mvA＝eq\f(mL,2Δt).6．(2017年姜堰模拟)某小组用实验验证物体间相互作用时动量守恒，如图，在水平桌面上固定一与桌面等宽的光滑凹槽导轨(导轨截面如图所示)，把两个质量不等的小球A、B置于导轨上，用两小球夹住一轻弹簧，并使轻弹簧处于压缩状态，同时由静止释放两个小球，小球最后落在铺有复写纸、白纸的水平地面上．试完成下列填空：(1)本实验中需要的测量仪器是________．A．天平 B．秒表C．毫米刻度尺 D．打点计时器(2)为使小球水平抛出，实验前需要使导轨水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)小明同学在某次实验操作中分别测出A、B两小球离开导轨水平射程x1＝12.00cm、x2＝18.00cm，若已知A球质量m1＝0.03kg，则m(4)若只改用劲度系数更大的轻弹簧重复上述实验，则A、B两小球水平射程x1与x2的比值将________(填“变大”“变小”或“不变”)【答案】(1)AC(2)将小球轻放在导轨上，观察其是否滚动(3)0.02(4)不变【解析】(1)取小球A的初速度方向为正方向，两小球质量和平抛初速度分别为m1、m2，v1、v2，平抛运动的水平位移分别为x1、x2，平抛运动的时间为t.需要验证0＝m1v1－m2v2，又v1＝eq\f(x1,t)、v2＝eq\f(x2,t)，代入得m1x1＝m2x2.故需要测量两木块的质量m1和m2，两木块落地点到桌面边缘的水平距离x1、x2，所以需要的器材为刻度尺、天平．选AC.(2)将小球放在桌面边缘，只要小球能保持静止，不再滚动，即说明桌面水平．(3)两物体的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离x1、x2.根据(1)的公式可知m1x1＝m2x2，代入数据可得m2＝0.02(4)根据公式m1x1＝m2x2可知，改变弹簧进行实验，得出的水平距离与质量成反比，故比值不变．7．(2017年黄冈模拟)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，某同学选取了两个体积相同、质量相差比较大的小球，按下述步骤做了如下实验：①用天平测出两小球的质量(分别为m1和m2，且m1＞m2)；②按图示安装好实验器材，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，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放在斜槽末端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，分别记下小球m1和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点是该同学记下小球在斜面上的落点位置，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)在不放小球m2时，小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，m1的落点在图中的______点，把小球m2放在斜槽末端边缘处，小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后小球m1的落点在图中的______点．(2)若碰撞过程中，动量和机械能均守恒，不计空气阻力，则下列表达式中正确的有______．A．m1LF＝m1LD＋m2LEB．m1Leq\o\al(2,E)＝m1Leq\o\al(2,D)＋m2Leq\o\al(2,F)C．m1LE＝m1LD＋m2LFD．LE＝LF－LD【答案】(1)ED(2)C【解析】(1)小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，m1的落点在图中的E点，小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度减小，都做平抛运动，所以碰撞后m1球的落地点是D点，m2球的落地点是F点．(2)碰撞前，小球m1落在图中的E点，设其水平初速度为v1.小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点在图中的D点，设其水平初速度为v1′，m2的落点是图中的F点，设其水平初速度为v2.设斜面BC与水平面的倾角为α，由平抛运动规律得LDsinα＝eq\f(1,2)gt2、LDcosα＝v1′t，解得v1′＝eq\r(\f(gLDcosα2,2sinα)).同理可解得v1＝eq\r(\f(gLEcosα