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实验:探究功与速度变化的关系
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I.用下图1所示的装置验证动量守恒定律的实验中,两个小球质量不等,半径相等.①需要测量的量有:______A、两个小球的质量B、斜槽末端距地面的高度C、O点到M、P、N各点的距离OM
网友投稿 2022-11-05 00:00:00 零零社区
◎ 题目
I.用下图1所示的装置验证动量守恒定律的实验中,两个小球质量不等,半径相等.
①需要测量的量有:______
A、两个小球的质量
B、斜槽末端距地面的高度
C、O点到M、P、N各点的距离OM、OP、ON
D、斜面的高度
②已知球1、球2的质量分别是m
1
、m
2
,且m
1
______m
2
(填写>,<,=),O点在重锤线正下方,M、P、N为小球落点位置,其中M点是______落点,写出题中要验证的表达式______
Ⅱ某实验小组想测量木板对木块的摩擦力所做的功.装置如图2,一木块放在粗糙的水平长木板上,右侧栓有一细线,跨过固定在木板边缘的滑轮与重物连接,木块左侧与穿过打点计时器的纸带相连,长木板固定在水平实验台上.实验时,木块在重物牵引下向右运动,重物落地后,木块继续向右做匀减速运动,图3给出了重物落地后打点计时器打出的纸带,系列小黑点是计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.打点计时器所用交流电频率为50Hz,不计纸带与木块间的拉力.
(1)可以判断纸带的______(左或右端)与木块连接.根据纸带提供的数据计算打点计时器在打下A点和B点时木块的速度v
A
=______m/s,v
B
=______m/s.(结果保留两位有效数字)
(2)要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功W
AB
,还需要的实验器材是______,还应测量的物理量是______.(填入所选实验器材和物理量前的字母)
A.木板的长度lB.木块的质量m
1
C.木板的质量m
2
D.重物质量m
3
E.木块运动的时间tF.AB段的距离l
AB
G.天平H.秒表J.弹簧秤
(3)在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式W
AB
=______.(用v
A
、v
B
和第(2)问中测得的物理量的字母表示)
◎ 答案
Ⅰ①验证动量守恒,就需要知道碰撞前后的动量,所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度,碰撞前后小球都做平抛运动,速度可以用水平位移代替.
所以需要测量的量为:A、两个小球的质量;C、O点到M、P、N各点的距离OM、OP、ON;故选A、C.
②实验过程中入射球的质量应大于被碰球的质量,因此m
1
>m
2
;两球碰撞后,入射球速度减小,入射球速度小于被碰球速度,入射球落点位置变小,入射球的落点位置在被碰球落点位置的后面,由图1所示可知,M点是两球碰撞后m
1
的落点,P点是m
1
碰前落点,N点是m
2
碰后的落点,小球的速度可以用小球的水平位移表示,因此本实验中,动量守恒的表达式是:
m
1
OP=m
1
OM+m
2
ON.
Ⅱ(1)重物落地后,木块由于惯性继续前进,做匀减速直线运动,相邻计数点间的距离逐渐减小,
故纸带向右运动,故其右端连着小木块;纸带上某点的瞬时速度等于该点前后相邻两个点间的平均速度,
故v
A
=
(6.84+7.48)×0.01m
0.1s×2
=0.72m/s,v
B
=
(9.41+10.06)×0.01m
0.1s×2
=0.97m/s.
(2)木块在运动过程中,克服摩擦力做的功等于木块动能的减小量,由动能定理得:木块克服摩擦力做的功为:
W
f
=
1
2
mv
2
2
-
1
2
mv
1
2
,因此实验过程中还需要用天平测出木块的质量m
1
,因此需要的实验器材是G,需要测量的量是B.
(3)在AB段对木块,由动能定理得:-W
AB
═
1
2
m
1
v
B
2
-
1
2
m
1
v
A
2
,因此在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式
W
AB
═
1
2
m
1
v
A
2
-
1
2
m
1
v
B
2
,
故答案为:I、①AC;②>,球1与球2碰撞后m
1
的;m
1
OP=m
1
OM+m
2
ON;
Ⅱ、(1)右端;0.72;0.97;(2)G;B;(3)
1
2
m
1
v
A
2
-
1
2
m
1
v
B
2
.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“I.用下图1所示的装置验证动量守恒定律的实验中,两个小球质量不等,半径相等.①需要测量的量有:______A、两个小球的质量B、斜槽末端距地面的高度C、O点到M、P、N各点的距离OM…”主要考查了你对 【实验:探究功与速度变化的关系】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202211/357509.html
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