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精英家教網(wǎng)某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.圖中兩擺擺長(zhǎng)相同,懸掛于同一高度,A、B兩擺球均很小,質(zhì)量之比為1:2.當(dāng)兩擺均處于自由靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),其側(cè)面剛好接觸.向右上方拉動(dòng)B球使其擺線伸直并與豎直方向成45°角,然后將其由靜止釋放.結(jié)果觀察到兩擺球粘在一起擺動(dòng),且最大擺角成30°.若本實(shí)驗(yàn)允許的最大誤差為±4%,此實(shí)驗(yàn)是否成功地驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律?
分析:小球B下擺時(shí)機(jī)械能守恒,由機(jī)械能守恒定律可以求出小球B擺到最低點(diǎn)時(shí)的速度;AB兩球一起擺動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒,由機(jī)械能守恒定律可以求出碰撞后兩球的速度,求出碰前A的動(dòng)量,碰后AB的總動(dòng)量,然后判斷碰撞過(guò)程中,動(dòng)量是否守恒.
解答:解:設(shè)擺球A、B的質(zhì)量分別為mA、mB,擺長(zhǎng)為l,B球的初始高度為h1,碰撞前B球的速度為vB.在不考慮擺線質(zhì)量的情況下,根據(jù)題意及機(jī)械能守恒定律得h1=l(1-cos45°)①
1
2
mB
v
2
B
=mBgh1

設(shè)碰撞前、后兩擺球的總動(dòng)量的大小分別為P1、P2.有
P1=mBvB                                                            ③
聯(lián)立①②③式得P1=mB
2gl(1-cos45°)

同理可得P2=(mA+mB)
2gl(1-cos30°)

聯(lián)立④⑤式得
P2
P1
=
mA+mB
mB
1-cos30°
1-cos45°

代入已知條件得(
P2
P1
)2=1.03

由此可以推出|
P2-P1
P1
|
≤4%                                                        ⑧
所以,此實(shí)驗(yàn)在規(guī)定的范圍內(nèi)驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律.
答:在規(guī)定的范圍內(nèi)驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律.
點(diǎn)評(píng):應(yīng)用機(jī)械能守恒定律(或動(dòng)能定理)、知道動(dòng)量的計(jì)算公式即可正確解題.
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:

(2012?鄭州模擬)某同學(xué)利用如圖所示的裝置探究共點(diǎn)力合成的規(guī)律,圖中GE是橡皮條,甲圖表示用兩個(gè)互成角度的拉力牽拉橡皮條,乙圖表示用一個(gè)拉力牽拉橡皮條,下列說(shuō)法正確的是(  )

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

某同學(xué)利用如圖所示的裝置做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn).他已經(jīng)備有下列器材:有孔的硬紙片、白紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、刻度尺、鐵架臺(tái).還需要的器材有
C
C

A、秒表 B、天平  C、重錘線  D、彈簧測(cè)力計(jì).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(1)如圖所示,游標(biāo)卡尺的示數(shù)為
0.22
0.22
cm;螺旋測(cè)微器的示數(shù)為
3.290
3.290
mm.

(2)某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.該同學(xué)經(jīng)正確操作得到打點(diǎn)紙帶,在紙帶后段每?jī)蓚(gè)計(jì)時(shí)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),依次為1、2、3、4、5、6、7,測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)打點(diǎn)的距離h,并正確求出打相應(yīng)點(diǎn)時(shí)的速度v.各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表:

計(jì)數(shù)點(diǎn) 1 2 3 4 5 6 7
h(m) 0.124 0.194 0.279 0.380 0.497 0.630 0.777
v(m/s) 1.94 2.33 2.73 3.13 3.50
v2(m2/s2 3.76 5.43 7.45 9.80 12.3
請(qǐng)?jiān)趫D坐標(biāo)中,描點(diǎn)作出v2-h 圖線;由圖線可知,重鍾下落的加速度g′=
9.75
9.75
m/s2(保留三位有效數(shù)字);若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2,根據(jù)作出的圖線,能粗略驗(yàn)證自由下落的重鍾機(jī)械能守恒的依據(jù)
圖線為通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線,斜率g′與g基本相等
圖線為通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線,斜率g′與g基本相等


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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(1)在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,
①某同學(xué)的操作步驟為:
a.取一根細(xì)線,下端系住直徑為d的金屬小球,上端固定在鐵架臺(tái)上
b.用米尺量得細(xì)線長(zhǎng)度l
c.在擺線偏離豎直方向5°位置釋放小球
d.用秒表記錄小球完成n次全振動(dòng)的總時(shí)間t,得到周期T=
t
n

e.用公式g=
4π2l
T2
計(jì)算重力加速度
按上述方法得出的重力加速度值與實(shí)際值相比
 
(選填“偏大”、“相同”或“偏小”).
②已知單擺在任意擺角θ時(shí)的周期公式可近似為T(mén)′=T0[1+asin2
θ
2
)],式中T0為擺角趨近于0°時(shí)的周期,a為常數(shù).為了用圖象法驗(yàn)證該關(guān)系式,需要測(cè)量的物理量有
 
;若某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到了如圖所示的圖線,則圖象中的橫軸表示
 

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(2)某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,弧形軌道末端水平,離地面的高度為H,將鋼球從軌道的不同高度h處?kù)o止釋放,鋼球的落點(diǎn)距軌道末端的水平距離為s.
①若軌道完全光滑,s2與h的理論關(guān)系應(yīng)滿足s2=
 
(用H、h表示).
②該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到一組數(shù)據(jù),如下表所示:
h(10-1m) 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
s2(10-1m2 2.62 3.89 5.20 6.53 7.78
請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙上作出s2-h關(guān)系圖.
③對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的s2-h關(guān)系圖線(圖中已畫(huà)出),自同一高度靜止釋放的鋼球,水平拋出的速率
 
(填“小于”或“大于”)理論值.
④從s2-h關(guān)系圖線中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著,你認(rèn)為造成上述偏差的可能原因是
 

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