- 二一组卷

题型：实验探究题题类：常考题难易度：普通

安徽省滁州市民办高中2019-2020学年高二下学期物理期末考试试卷

如图，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。

（1）、实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量________（填选项前的符号），间接地解决这个问题。

A、小球开始释放高度h B、小球抛出点距地面的高度H C、小球做平抛运动的射程

（2）、图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m₁多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m₂静置于轨道的水平部分，再将入射球m₁从斜轨上S位置静止释放，与小球m₂相碰，并多次重复。

接下来要完成的必要步骤是________。（填选项前的符号）

A、用天平测量两个小球的质量m₁、m₂ B、测量小球m₁开始释放高度h C、测量抛出点距地面的高度H D、分别找到m₁、m₂相碰后平均落地点的位置M、N E、测量平抛射程OM、ON

（3）、若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为（用(2)中测量的量表示）。

（4）、经测定，m₁＝45.0g，m₂＝7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示。碰撞前、后m₁的动量分别为 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ ＝∶11；若碰撞结束时m₂的动量为 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ ＝11∶。实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值 $\text{[math]}$ 为。

举一反三

为了验证“两小球碰撞过程中的动量守恒”，某同学用如图所示的装置进行了如下的操作：

Ⅰ．将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；

Ⅱ．将木板向右平移适当的距离固定，再使小球a 从原固定点由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹B；Ⅲ．把小球b静止放在斜槽轨道的水平段的最右端，让小球a 仍从原固定点由静止释放，和小球b相碰后，两小球分别撞到木板并在白纸上留下痕迹A和C；

Ⅳ．用天平测出a、b两个小球的质量分别为m_a和m_b ，用刻度尺测量白纸上O点到A、B、C三点的距离分别为y₁、y₂和y₃ ．

根据上述实验，请回答下列问题：

某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验．气垫导轨装置如图（a）所示，它由导轨、滑块、弹射架等组成．

某同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点，B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且在G、R、O所在的平面内，米尺的零点与O点对齐．

恢复系数是反映碰撞时物体变形恢复能力的参数，它只与碰撞物体的材料有关．两物体碰撞后的恢复系数为 $\text{[math]}$ ，其中v₁、v₂和v₁'、v₂'分别为物体m₁、m₂碰撞后的速度．某同学利用如下实验装置测定物体m₁和m₂碰撞后恢复系数．实验步骤如下：

①如图所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球m₁、球m₂与木条的撞击点；

②将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球m₁从斜轨上A点由静止释放，撞击点为B'；

③将木条平移到图中所示位置，入射球m₁从斜轨上A点由静止释放，确定撞击点；

④球m₂静止放置在水平槽的末端相撞，将入射球m₁从斜轨上A点由静止释放，球m₁和球m₂相撞后的撞击点；

⑤测得B'与撞击点N、P、M各点的高度差分别为h₁、h₂、h₃；

根据该同学的实验，回答下列问题：

某同学用如图1所示的装置，利用两个大小相同的小球做对心碰撞来验证动量守恒定律，图中AB是斜槽，BC是水平槽，它们连接平滑，O点为过水平槽末端C的重锤线所指的位置．实验时先不放置被碰球2，让球1从斜槽上的某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复10次，得到球1落点的平均位置为P．然后将球2置于水平槽末端，让球1仍从位置G由静止滚下，和球2碰撞，碰后两球分别在记录纸上留下各自的痕迹，重复10次．实验得到两小球的落点的平均位置分别为M、N．

某同学用如图所示装置来探究碰撞中的不变量，让质量为m₁的小球从斜槽某处由静止开始滚下，与静止在斜槽末端质量为m₂的小球发生碰撞。实验中必须要求的条件是（）

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