Question

（1）在研究碰撞中的動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)中，讓質(zhì)量為m₁的小球從圓弧軌道上沿軌道向下運(yùn)動(dòng)，去碰原來(lái)靜止在小支柱上的質(zhì)量為m₂的小球．
①選用小球時(shí)，應(yīng)滿足[]
A．m₁=m₂ B．m₁＞m₂
C．m₁＜m₂ D．m₁＜＜m₂
②實(shí)驗(yàn)要求[]
A．圓弧軌道必須是光滑的
B．軌道末端的切線是水平的
C．m₁與m₂的球心在碰撞的瞬間在同一高度
D．m₁每次都從同一高度釋放（無(wú)初速）
③必須測(cè)量[]
A．小球質(zhì)量m₁和m₂
B．小球半徑r₁和r₂
C．桌面到地面的高度h
D．小球m₁的起始高度
E．小球的飛行時(shí)間
F．小球m₁未碰撞時(shí)飛出的水平距離
G．小球m₁和m₂碰撞后兩球飛出的水平距離
（2）（10分）有一個(gè)額定電壓為2.8V，功率約為0.8W的小燈泡，現(xiàn)要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的I-U圖線，有下列器材供選用：
A．電壓表（0～3V，內(nèi)阻6kΩ）
B．電壓表（0～15V，內(nèi)阻30kΩ）
C．電流表（0～3A，內(nèi)阻0.1Ω）
D．電流表（0～0.6A，內(nèi)阻0.5Ω）
E．滑動(dòng)變阻器（10Ω，2A）
F．滑動(dòng)變阻器（200Ω，0.5A）
G．蓄電池（電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻不計(jì)）
①用如圖所示的電路進(jìn)行測(cè)量，電壓表應(yīng)選用

A

，電流表應(yīng)選用

D

滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用

E

．（用序號(hào)字母表示）
②通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得此燈泡的伏安特性曲線如圖所示．由圖線可求得此燈泡在正常工作時(shí)的電阻為

10

Ω．
③若將此燈泡與電動(dòng)勢(shì)6V、內(nèi)阻不計(jì)的電源相連，要使燈泡正常發(fā)光，需串聯(lián)一個(gè)阻值為

11.4

Ω的電阻．

Answer 1

分析：（1）①為了保證碰撞前后使入射小球的速度方向不變，故必須使入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量．
②為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，必須使斜槽的末端切線水平且m₁與m₂的球心在碰撞的瞬間在同一高度．為了保證每次小球運(yùn)動(dòng)的情況相同，故應(yīng)該讓入射小球a每次從同一位置滾下．
③由于高度相等，則平拋的時(shí)間相等，水平位移與初速度成正比，把平拋的時(shí)間作為時(shí)間單位，小球的水平位移可替代平拋運(yùn)動(dòng)的初速度．將需要驗(yàn)證的關(guān)系速度用水平位移替代．要驗(yàn)證動(dòng)量守恒還需要測(cè)量質(zhì)量．
（2）①由題目中給出的條件燈泡的功率及額定電壓可以選出電流表及電壓表；
②根據(jù)U-I圖象讀出電壓為2.8V時(shí)的電流，根據(jù)歐姆定律求解電阻；
③燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和電流是知道的，先根據(jù)電壓關(guān)系求解電阻兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求解電阻；

解答：解：（1）在小球碰撞過(guò)程中水平方向動(dòng)量守恒定律故有m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂
在碰撞過(guò)程中動(dòng)能守恒，故有

1

2

m₁v₀²=

1

2

m₁v₁²+

1

2

m₂v₂²
解得v₁=

m1-m2

m1+m2

v0
要碰后入射小球的速度v₁＞0，即m₁-m₂＞0，
故選B
②為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，必須使斜槽的末端切線水平且m₁與m₂的球心在碰撞的瞬間在同一高度．為了保證每次小球運(yùn)動(dòng)的情況相同，故應(yīng)該讓入射小球a每次從同一位置滾下．所以BCD正確，圓弧軌道不需要是光滑，故A錯(cuò)誤．
故選BCD
③由于高度相等，則平拋的時(shí)間相等，水平位移與初速度成正比，把平拋的時(shí)間作為時(shí)間單位，小球的水平位移可替代平拋運(yùn)動(dòng)的初速度．將需要驗(yàn)證的關(guān)系速度用水平位移替代，要驗(yàn)證動(dòng)量守恒還需要測(cè)量?jī)蓚�(gè)小球質(zhì)量．所以需要測(cè)量的是ABFG．
（2）①因燈泡的額定電壓為2.8V，為保證安全選用的電壓表量程應(yīng)稍大于2.8V，但不能大太多，量程太大則示數(shù)不準(zhǔn)確；故只能選用A電壓表；
由P=UI得，燈泡的額定電流I=

P

U

=

0.8

2.8

A=0.286A，故電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程，故選D；
變阻器用分壓接法，應(yīng)選小阻值的E．
②根據(jù)U-I圖象讀出電壓為2.8V時(shí)的電流為0.28A，所以R=

U

I

=

2.8

0.28

=10Ω；
③電阻兩端的電壓U=6-2.8V=3.2V，電流為0.28A，所以R=

U

I

=

3.2

0.28

=11.4Ω；
故答案為：（1）①B       ②BCD    ③ABFG；
（2）①A，D，E；②10．③11.4

點(diǎn)評(píng)：（1）實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要的技巧是入射球和靶球從同一高度作平拋運(yùn)動(dòng)并且落到同一水平面上，故下落的時(shí)間相同，所以在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中把本來(lái)需要測(cè)量的速度改為測(cè)量平拋過(guò)程當(dāng)中水平方向發(fā)生的位移，可見掌握了實(shí)驗(yàn)原理才能順利解決此類題目．
（2）本題考查實(shí)驗(yàn)中的儀表選擇及接法的選擇；應(yīng)注意滑動(dòng)變阻器分壓及限流接法的區(qū)別及應(yīng)用，同時(shí)還應(yīng)明確內(nèi)外接法的不同及判斷．