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15.某同學(xué)利用如圖1裝置研究物體以相同的初速度與不同質(zhì)量的物體發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)的規(guī)律.器材:輕彈簧、刻度尺、材料相同的兩物塊m和M、砝碼若干.實(shí)驗(yàn)前,將一水平滑槽固定在地面上,已知滑槽足夠長(zhǎng),與物塊間摩擦系數(shù)為μ(μ值較小).物塊M的上表面有四個(gè)卡孔,每個(gè)卡孔可以放入一個(gè)砝碼,從而方便在實(shí)驗(yàn)中改變被碰物體的質(zhì)量.在物塊M的左端粘上雙面膠以保證m和M相碰后粘在一起運(yùn)動(dòng),已知重力加速度為g.
實(shí)驗(yàn)步驟如下:

Ⅰ把輕彈簧一端固定在水平滑槽的左端,記錄下彈簧自由端的位置O
Ⅱ放置物塊M在某 C點(diǎn)處,記錄下此C位置.用物塊m壓縮彈簧至某位置B處,記錄下位置B,放手使物塊m彈出,m和物塊M碰撞后一起向右運(yùn)動(dòng)至停下,記錄m和M碰后一起滑行的距離x
Ⅲ逐次在M上添加不同個(gè)數(shù)的砝碼,重復(fù)幾次Ⅱ,測(cè)出幾個(gè)對(duì)應(yīng)的x
已知m=20g,每個(gè)砝碼的質(zhì)量m0=5g,測(cè)量數(shù)據(jù)如表:
砝碼數(shù)/個(gè)01234
x(cm)100.0044.4025.0016.0111.10
1x(cm-10.0100.0230.0400.0630.090
x(cm0.510.006.705.004.003.30
1x(cm-0.50.100.150.200.250.30
回答下列問(wèn)題:
①每次實(shí)驗(yàn)都將M放在相同的C點(diǎn),都讓m壓縮到相同的位置B再放手可以保正每次碰前m的速度相同(填“相同”或“不同”)
②若M在初始時(shí)按照?qǐng)D中的擺放方法,則測(cè)量x時(shí),應(yīng)測(cè)量C點(diǎn)到停下后M的右端(填“左端”或“右端”)間的距離
③利用碰撞后到停下的過(guò)程,可表示出碰后的速度為\sqrt{2μgx}(用g,x,μ表示)
④從表格中可以發(fā)現(xiàn)隨著砝碼個(gè)數(shù)增加,距離x變短,為找到定量規(guī)律,我們可以選用添加的砝碼質(zhì)量m1為縱坐標(biāo),\frac{1}{\sqrt{x}}(選填x、\frac{1}{x}、\sqrt{x}、\frac{1}{\sqrt{x}})為橫坐標(biāo),可做出如圖2的直線(xiàn)函數(shù)圖線(xiàn).若延長(zhǎng)得該直線(xiàn)的縱截距為-40g,則M的質(zhì)量應(yīng)為20g.
⑤利用③、④中的結(jié)論及表格中的任意一組數(shù)據(jù),根據(jù)動(dòng)量守恒定律,可以計(jì)算出m在碰前瞬間的速度.

分析 ①m從同一位置出發(fā)經(jīng)過(guò)相同的運(yùn)動(dòng)路徑彈簧對(duì)m做功相同、m克摩擦力做功相同,m獲得的速度相等.
②物體初位置到末位置的距離是物體位移的大小,分析圖示實(shí)驗(yàn)答題.
③對(duì)M應(yīng)用動(dòng)能定理求出其初速度.
④分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析答題,根據(jù)圖示圖象求出M的質(zhì)量.
⑤分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)然后得出結(jié)論.

解答 解:①每次實(shí)驗(yàn)都將M放在相同的C點(diǎn),都讓m壓縮到相同的位置B再放手,彈簧對(duì)m做功相同、m克服摩擦阻力做功相同,由動(dòng)能定理可知,每次碰前m的速度相同.
②由圖示實(shí)驗(yàn)可知,測(cè)量x時(shí),應(yīng)測(cè)量C點(diǎn)到停下后M的右端間的距離.
③碰撞后,對(duì)M,由動(dòng)能定理得:-μMgx=0-\frac{1}{2}Mv2,解得:v=\sqrt{2μgx},則碰后M的速度為:\sqrt{2μgx}
④由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,添加的砝碼質(zhì)量m1\frac{1}{\sqrt{x}}成正比,可以選用添加的砝碼質(zhì)量m1為縱坐標(biāo),\frac{1}{\sqrt{x}}為橫坐標(biāo)作出如圖2的直線(xiàn)函數(shù)圖線(xiàn).
圖象延長(zhǎng)與縱軸交點(diǎn)截距的絕對(duì)值是砝碼與M的質(zhì)量之和,直線(xiàn)的縱截距為-40g,則:m=M+m=40g,M的質(zhì)量:M=m-m=40g-20g=20g.
⑤利用③、④中的結(jié)論及表格中的任意一組數(shù)據(jù),根據(jù)動(dòng)量守恒定律,可以計(jì)算出m在碰前瞬間的速度.
故答案為:①相同;②右端;③\sqrt{2μgx};④\frac{1}{\sqrt{x}};20;⑤動(dòng)量守恒.

點(diǎn)評(píng) 該實(shí)驗(yàn)具有創(chuàng)新性,比較新穎,分析清楚題意,分析清楚圖示實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用動(dòng)能定理、分析清楚表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)即可正確解題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

18.一物體從某一高度由靜止自由落下,落在直立于底面的輕彈簧上,如圖所示,在A(yíng)點(diǎn),物體開(kāi)始與彈簧接觸,到B點(diǎn)時(shí),物體速度為零,然后被彈回.下列說(shuō)法中正確的( �。�
A.物體從A下降到B的過(guò)程中,動(dòng)能不斷變小
B.物體從B上升到A的過(guò)程中,物體機(jī)械能不斷變大
C.物體從A下降到B,以及從B上升到A的過(guò)程中,速率都是先增大,后減小
D.物體在B點(diǎn)時(shí),加速度可能小于重力加速度g

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

6.如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形單匝線(xiàn)圈abcd,其電阻為r,外電路的電阻為R,ab的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線(xiàn)O′O恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線(xiàn)上,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,若線(xiàn)圈從圖示位置開(kāi)始以角速度ω繞軸O′O勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則以下判斷正確的是(  )
A.圖示位置線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為Em=BL2ω
B.閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=\frac{1}{2}BL2ωsinωt
C.線(xiàn)圈從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180°的過(guò)程中,流過(guò)電阻R的電荷量為q=\frac{B{L}^{2}}{R+r}
D.線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=\frac{π{B}^{2}ω{L}^{4}R}{4(R+r)^{2}}

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

3.(1)在“測(cè)定金屬電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,需用用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑,其結(jié)果如圖1所示,其讀數(shù)為1.601mm;
(2)測(cè)量電阻時(shí),先用多用電表粗測(cè)金屬絲的電阻阻值約為5Ω,再采用“伏安法”精確測(cè)量金屬絲的電阻,實(shí)驗(yàn)室能夠提供的實(shí)驗(yàn)器材有:
A.電流表G,量程為0~300μA,內(nèi)阻Rg=100Ω
B.電流表A1,量程為0~0.6A,內(nèi)阻r1=0.1Ω
C.電流表A2,量程為0~3A,內(nèi)阻r2=0.02Ω
D.電阻箱R1,阻值范圍0~999.9Ω
E.電阻箱R2,阻值范圍0~9999.9Ω
F.滑動(dòng)變阻器R3,最大阻值為10Ω
G.電源E=3V,內(nèi)阻約為r=0.5Ω
H.開(kāi)關(guān)一只,導(dǎo)線(xiàn)若干
回答下列問(wèn)題:

①正確選擇實(shí)驗(yàn)器材,電流表應(yīng)選擇A和B,變阻箱應(yīng)選E;(填寫(xiě)元器件前的字母代號(hào))
②畫(huà)出電阻測(cè)量的實(shí)驗(yàn)電路圖;
③使用正確電路,分別測(cè)量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并記錄在IG-I坐標(biāo)系中,將R2調(diào)節(jié)到9900Ω,根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖2中做出金屬絲的IG-I圖線(xiàn),并算出金屬絲的電阻Rx=5.0Ω.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

10.2015年3月31日凌晨1:35分,全球唯一一架不使用礦物燃料、只依靠太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)連續(xù)晝夜飛行的最大太陽(yáng)能飛機(jī)--“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”降落重慶江北國(guó)際機(jī)場(chǎng).重慶是該飛機(jī)全球降落的第五站,也是中國(guó)降落的第一站.
假設(shè)“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”飛機(jī)在水平直跑道上起飛過(guò)程如下:飛機(jī)從靜止開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)100m時(shí),飛機(jī)達(dá)到離開(kāi)地面的最小速度.已知飛機(jī)豎直向上的升力F與其水平速度v的關(guān)系為F=kv2(k=250N•s2/m2);飛機(jī)和飛行員的總質(zhì)量為2500kg,重力加速度g取10m/s2.求:
(1)飛機(jī)離開(kāi)地面的最小速度
(2)飛機(jī)勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程的加速度大��;
(2)若飛機(jī)勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程受到的阻力恒為2000N,其恒定牽引力由4臺(tái)電動(dòng)機(jī)提供,則飛機(jī)剛要離開(kāi)地面時(shí)平均每臺(tái)電動(dòng)機(jī)提供的功率為多大.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

20.關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是( �。�
A.布朗運(yùn)動(dòng)就是分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
B.懸浮微粒在水中的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是由于水分子對(duì)它無(wú)規(guī)則的撞擊引起的
C.懸浮微粒在水中的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是由于微粒內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的
D.懸浮微粒在水中的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是由于水的流動(dòng)引起的

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

7.如圖,金屬圓環(huán)a與均勻帶正電的絕緣圓環(huán)b同心共面放置,當(dāng)b繞圓心O點(diǎn)在其所在平面內(nèi)順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)時(shí),下列說(shuō)法正確的是( �。�
A.圓環(huán)a中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B.圓環(huán)a中有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
C.圓環(huán)a具有向內(nèi)收縮的趨勢(shì)D.圓環(huán)a具有向四周擴(kuò)張的趨勢(shì)

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4.如圖所示,一質(zhì)量為M,半徑為0.1m的光滑大圓環(huán),用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi),套在大圓環(huán)上質(zhì)量為m的小環(huán)(可視為質(zhì)點(diǎn)),從大環(huán)的最高處由靜止滑下,取重力加速度大小g=10m/s2,當(dāng)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點(diǎn)時(shí),大環(huán)對(duì)輕桿拉力的大小為Mg+5mg,則在最低點(diǎn)時(shí),小環(huán)的速度大小為( �。�
A.\sqrt{6}m/s
B.\sqrt{5}m/s
C.2m/s
D.因?yàn)镸、m未知,所以不能求出小環(huán)的速度大小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

5.如圖所示,裝置的右邊CD部分是長(zhǎng)為L(zhǎng)2=2m的水平面,一水平放置的輕質(zhì)彈簧右端固定于D點(diǎn)并處于原長(zhǎng)狀態(tài);裝置的中間BC部分是長(zhǎng)為L(zhǎng)1=1m的水平傳送帶,它與左右兩邊的臺(tái)面等高,并能平滑對(duì)接,傳送帶始終以v=3.5m/s的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);裝置的左邊是一光滑的四分之一圓弧面,半徑R=1.5m,圓心為O′,質(zhì)量m=1kg的小滑塊從A處由靜止釋放,到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度為零,OD間距x=0.4m,并且彈簧始終處在彈性限度內(nèi).已知滑塊與傳送帶及右邊水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25,取g=10m/s2.求

(1)滑塊第一次到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度大��;
(2)彈簧儲(chǔ)存的最大彈性勢(shì)能;
(3)滑塊再次回到左邊曲面部分所能到達(dá)的最大高度.

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