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题型:实验探究题 题类:常考题 难易度:普通

四川省绵阳市高中2019-2020学年高二下学期物理期末教学质量测试试卷

2019年9月,我国成功完成了76km/h高速列车实车对撞试验,标志着我国高速列车安全技术达到了世界领先水平。某合作学习小组同学受此启发,设计碰撞实验,探究其中的能量和动量变化,实验装置如图甲所示。

滑块A、B质量均为0.20kg,滑块A右侧带有自动锁扣,左侧与穿过打点计时器(图中未画出)的纸带相连,滑块B左侧也带有自动锁扣。打点计时器所接电源频率50Hz。

在调整好的水平气垫导轨上放置A、B滑块,启动打点计时器,给滑块A一个向右的初速度,A与静止的滑块B相碰即触发自动锁扣,使A、B粘合在一起运动,纸带记录的数据如图乙所示。根据图乙纸带回答下列问题(计算结果保留2位有效数字):

(1)、滑块A与B碰撞前,滑块A的速度大小是m/s,滑块A与B的总动量是kg·m/s;碰撞后A与B总动量是kg·m/s;
(2)、滑块A与B碰撞前,滑块A的动能是J;碰撞后A与B的总动能比碰撞前减少了J。
举一反三
如图所示,用“碰撞实验器“可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系:先安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O.

接下来的实验步骤如下:

步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置;

步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置;

步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.

①上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量有{#blank#}1{#/blank#}.

A.A、B两点间的高度差h1B.B点离地面的高度h2

C.小球1和小球2的质量m1、m2D.小球1和小球2的半径r

②当所测物理量满足表达式{#blank#}2{#/blank#}(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.

③完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改造,如图2所示.在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接.使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下,重复实验步骤1和2的操作,得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′.用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l1、l2、l3 . 则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为{#blank#}3{#/blank#}(用所测物理量的字母表示).

如图所示,用"碰撞实验器"可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系:先安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O。

接下来的实验步骤如下:

步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上。重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置;

步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置;

步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度。

①对于上述实验操作,下列说法正确的是{#blank#}1{#/blank#}

A.小球1每次必须在斜槽上相同的位置从静止滚下

B.小球1可以在斜槽上不同的位置从静止滚下

C.斜槽轨道末端必须水平

D.斜槽轨道必须光滑

②若入射小球质量为m1 , 半径为r1;被碰小球质量为m2 , 半径为r2 , 则{#blank#}2{#/blank#}

A.m1>m2 , r1>r2

B.m1>m2 , r1=r2

C.m1<m2 , r1<r2

D.m1<m2 , r1=r2

③上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量有{#blank#}3{#/blank#}.

A.A、B两点间的高度差h1

B.B点离地面的高度h2

C.小球1和小球2的质量m1、m2

D.小球1和小球2的半径r1、r2

④当所测物理量满足表达式{#blank#}4{#/blank#}(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.如果还满足表达式{#blank#}5{#/blank#}(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞时无机械能损失.

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