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用如圖所示實驗裝置驗證m1m2

 發布時間：2021-02-03 13:38:13

『壹』 用如圖1所示裝置驗證碰撞中的動量守恆，A、B兩球直徑相同，質量分別用m1、m2表示．則在實驗操作中：（1）

（1）為防止兩球碰撞後，入射球反彈，入射球的質量應大於被碰球的質量，即：入射小球內A與被碰小容球B的質量大小應滿足m1大於m2．
（2）為了保證小球做平拋運動，須調整斜槽槽口末端切線水平．
（3）要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止滾下．
（4）兩球離開軌道後做平拋運動，它們拋出點的高度相等，在空中的運動時間t相等，
如果碰撞過程動量守恆，則m1v1=m1v1′+m2v2′，兩邊同時乘以t得：m1v1t=m1v1′t+m2v2′t，
m1OP=m1OM+m2O′N，m1OP=m1OM+m2（ON-2r），實驗需要測出小球質量、小球的水平位移、小球的半徑，
測質量需要天平，測水平位移需要刻度尺，測小球直接需要游標卡尺，故選：ABD．
（5）由圖2所示可知，小球B碰後速度的水平位移為：O′N=ON-2r=41.1cm-1.1cm=40.0cm．
（6）如果兩球碰撞過程動量守恆，則：m1OP=m1OM+m2（ON-2r），代入數據求得：m1：m2=4：1；
故答案為：（1）大於；（2）切線水平；（3）同一位置由靜止；（4）BCD；（5）40.0；（6）4：1．

『貳』 用如圖1實驗裝置驗證m1、m2組成的系統機械能守恆．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的

（1）利用勻變速直線運動的推論
v5＝

x46
t46
＝
0.2160+0.2640
0.2
m/s＝2.4m/s．
系統動能的增量△EK=Ek5-0=
1
2
(m1+m2)v52=0.58J．
系統重力勢能減內小量△Ep=（m2-m1）容gh=0.1×10×0.6000m J=0.60J．
（2）根據系統機械能守恆定律得，(m2?m1)gh＝
1
2
(m1+m2)v2，解得
v2
2
＝
m2?m1
m1+m2
gh知圖線的斜率k=
m2?m1
m1+m2
g=
5.8
12
．解得g=9.7m/s2．
故答案為：（1）0.58，0.60；（2 ）9.7．

『叄』 （1）用如圖1實驗裝置驗證m1、m2組成的系統機械能守恆．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系

（1）①根據在勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等於該過程中的平均速度，可知打第5個點時的速度為：
v5=

x46
t46
=2.4m/s
②物體的初速度為零，所以動能的增加量為
△EK=Ek5-0=
1
2
（m1+m2）v52=0.58 J．
重力勢能的減小量等於物體重力做功，故：△EP=W=mgh=0.60J；
由此可知動能的增加量和勢能的減小量基本相等，因此在在誤差允許的范圍內，m1、m2組成的系統機械能守恆．
故答案為：0.58，0.60，在誤差允許的范圍內，m1、m2組成的系統機械能守恆．
③由於△EK=Ek5-0=
1
2
（m1+m2）v52=△Ep=（m2-m1）gh
由於（m1+m2）=2（m2-m1）
所以得到：
1
2
v2=
g
2
h
所以
1
2
v2?h圖象的斜率k=
g
2

g=9.7m/s2．
（2）①理想電流表和定值電阻構成一電壓表，可測量外電壓．所以U=I1R0．
②在硅光電池的U-I圖象，當I=0，U=E，圖線斜率的絕對值表示內阻．所以E=2.90V，在流過電流表A2的電流小於200mA的情況下，此電池的內阻r=4.00Ω．
③作出6Ω定值電阻的U-I圖線，是一條過原點的直線，該直線與圖乙中電源的外電壓和電流圖線有交點，交點對應的電壓、電流表示硅光電池兩端接上阻值為6Ω的電阻時的電壓和電流．所以r=
E?U
I
=5.60．
故答案為：（1）①2.4②0.58；0.60；在誤差允許的范圍內，m1、m2組成的系統機械能守恆；③9.7
（2）I1R0；（2）2.90；4.00（3）5.60

『肆』 用如圖所示的實驗裝置驗證m1、m2組成的系統機械能守恆．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系

（1）由於每相鄰兩個計抄數點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1s，
根據某段時間內的平均速度等於中間時刻的瞬時速度求出點5的瞬時速度：v5=
0.2160+0.2640
2×0.1
m/s=2.4m/s．
（2）在0～5過程中系統動能的增量△EK=
1
2
（m1+m2）v52=
1
2
×0.2×2.42J≈0.58J．
系統重力勢能的減小量為（m2-m1）gx=0.1×9.8×（0.384+0.216）J≈0.60J．
故答案為：（1）2.4；（2）0.58；0.60．
0

『伍』 用如圖a所示的實驗裝置驗證物塊m1、m2組成的系統機械能守恆．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打

（1）根據瞬時速度等於平均速度，則有：v2=

x13
2T
=
0.216+0.264
0.2
m/s=2.4m/s．
在0～2過程中系統動能的增量△EK=
1
2
（內m1+m2）v22=
1
2
×0.2×2.42J≈0.58J．
系統重力勢容能的減小量為（m2-m1）gx=0.1×9.8×（0.384+0.216）J≈0.60J．
（2）計數點2時m2物塊所在位置為零勢面，計數點3時m2的重力勢能為：EP=-m2gh=-0.15×0.264×10=-0.40J；
（3）根據系統機械能守恆有：（m2-m1）gh=
1
2
（m1+m2）v2
則
1
2
v2=
m2?m1
m1+m2
gh
知圖線的斜率k=
m2?m1
m2+m1
g=
5.82
1.20

解得g=9.7m/s2．
故答案為：（1）0.58，0.60；（2）-0.40J；（3）9.7．

『陸』 用如圖1實驗裝置驗證m1、m2組成的系統機械能守恆．物體m1用一輕繩繞過定滑輪與m2相連．現將m2從高處由靜

（1）根據在勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度大小等於該過程中的平均速度，可知打版第5個點時權的速度為：
v5=

(21.60+26.40)×0.01
2×0.1
=2.4m/s
（2）物體的初速度為零，所以動能的增加量為：△Ek=
1
2
m
v
2

『柒』 用如圖甲實驗裝置驗證m1、m2組成的系統機械能守恆．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的

（1）打點計時器使用交流電源，實驗時，先接通電源，再釋放紙帶．故B、C錯誤．
故選BC．
（2）v5＝

x46
2T
＝
(21.60+26.40)×10?2
2×0.1
m/s=2.4m/s，
則系統動能的增量△Ek＝
1
2
(m1+m2)v52＝
1
2
×0.2×2．42J=0.576J≈0.58J．
得出的結論：在誤差允許的范圍內，m1、m2組成的系統機械能守恆．
（3）根據(m1?m2)gh＝
1
2
(m1+m2)v2，解得g＝
m1+m2
2h(m2?m1)
v2．
故答案為：（1）BC（2）0.58在誤差允許的范圍內，m1、m2組成的系統機械能守恆（3）g=
m1+m2
2h(m2?m1)
v2

『捌』 用如圖1所示的實驗裝置驗證m1、m2組成的系統機械能守恆．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一

（1）利用勻變速直線運動的推論有：
v5=

x46
t46
=
0.216+0.264
2×0.1
=2.4m/s；
（2）系統動能的增量為：△EK=Ek5-0=
1
2
（m1+m2）v52=
1
2
×(0.05+0.15)×2．42=0.58 J．
系統重力勢能減內小量為：△Ep=（m2-m1）gh=0.1×9.8×0.6000m J=0.59 J
在誤差允許的范圍內，m1、m2組成的系統機械能守恆
（3）由於△EK=Ek5-0=
1
2
（m1+m2）v52=△Ep=（m2-m1）gh
由於（m1+m2）=2（m2-m1）
所以得到：
1
2
v2=
g
2
h
所以
1
2
v2-h圖象的斜率k=
g
2
=9.7m/s2．
故答案為：（1）2.4；（容2）0.58、0.59；（3）9.7．

『玖』 用如圖1實驗裝置驗證m1、m2組成的系統機械能守恆，m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的

（1）由於每相鄰兩個計數點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1s，
根據某回段時間答內的平均速度等於中間時刻的瞬時速度求出點5的瞬時速度：
v5=

x46
2T
＝
(21.60+26.40)×10?2m
2×0.1s
＝2.4m/s．
（2）在0～5過程中系統動能的增量：
△EK=
1
2
（m1+m2）v52=
1
2
×0.2×2.42J≈0.58J．
系統重力勢能的減小量為：
△Ep=（m2-m1）gx=0.1×9.8×（0.384+0.216）J≈0.59J，由此可知在誤差允許范圍內，m1、m2組成系統機械能守恆．
故答案為：（1）2.4；（2）0.58；0.59，在誤差允許范圍內，m1、m2組成系統機械能守恆．

『拾』 用如圖實驗裝置驗證m1、m2組成的系統機械能守恆．m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點

①若圖中用的是電火花打點計時器，則應使用220V交流電源和墨粉紙，即：專D．
故答案為：D．
②根據在勻變速屬直線運動中時間中點的瞬時速度大小等於該過程中的平均速度，可知打5點時的速度為：v5=

X46
2T
=
(21.60+26.40)×10-2m
2×0.1s
=2.4m/s
物體的初速度為零，所以動能的增加量為：△Ek=
1
2
mv52=
1
2
×（0.05+0.15）×2.42=0.58J；
重力勢能的減小量等於物體重力做功，故：△EP=W=m2gh-m1gh=0.60J；
由此可知動能的增加量和勢能的減小量基本相等，因此在在誤差允許的范圍內，m1、m2組成的系統機械能守恆．
故答案為：0.58，0.60，在誤差允許的范圍內，m1、m2組成的系統機械能守恆．
③本題中根據機械能守恆可知，m2gh-m1gh=
1
2
（m1+m2）v2，即有：
1
2
v2=
m2-m1
m2+m1
gh=
1
2
gh，所以
1
2
v2-h圖象中圖象的斜率表示重力加速度的一半，由圖可知，斜率k=4.85，故當地的實際重力加速度為：g=2k=9.7m/s2．
故答案為：9.7．

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