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题型:实验探究题 题类: 难易度:普通

浙江省宁波市鄞州高级中学2023-2024学年高二上学期期中考试物理试题

实验小组用如图1所示装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒。A、B为两个直径相同的小球,质量分别为 , 且。实验时,接球板水平放置,让入射球A多次从斜轨上E点静止释放,平均落点为;再把被碰小球B静放在水平轨道末端,再将入射小球A,从斜轨上某一位置静止释放,与小球B相撞,并多次重复,分别记录两个小球碰后的平均落点

(1)、关于该实验的要求,说法正确的是(  )
A、斜槽末端必须是水平的 B、斜槽轨道必须是光滑的 C、必须测出斜槽末端的高度 D、放上小球B后,A球必须仍从E点释放
(2)、图1中O点为斜槽末端在接球板上的投影点,实验中,测出的长度分别为 , 若两球碰撞时动量守恒,则满足的表达式为(用题中给定的物理量表示,下同)。
(3)、图3中,仅改变接球板的放置,把接球板竖放在斜槽末端的右侧,O点为碰前B球球心在接球板上的投影点。使小球A仍从斜槽上E点由静止释放,重复上述操作,在接球板上得到三个落点 , 测出长度分别为 , 若两球碰撞时动量守恒,则满足的表达式为
(4)、如图4所示。再一次仅改变接球板的放置,让接球板的一端紧靠在斜槽末端,使小球A仍从斜槽上E点由静止释放,重复第一次实验操作,在接球板上得到三个落点 , 其中O点为斜槽末端与接球板的接触点,测出长度分别为 , 若两球碰撞时动量守恒,则满足的表达式为
举一反三
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。图中a、b是两个小球,质量分别为ma和mb。实验步骤如下:

   

①先调整斜槽轨道,使其末端的切线水平,在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将该木板竖直木板立于靠近槽口处,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;

②将木板向右平移适当的距离,再使小球a从原固定点由静止释放,撞在木板上并在白纸上留下痕迹B;

③把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端,让小球a仍从原固定点由静止释放,和小球b相碰后,两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹A和C;

④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

(1)实验室有如图所示3个小球,为了能较好的完成该实验,则入射小球和被碰小球分别应该选取{#blank#}1{#/blank#}

(选填选项前的字母)。

   

A.①、②                    B.②、③                    C.②、①

(2)关于本实验,下列说法中正确的是{#blank#}2{#/blank#}(选填选项前的字母)。

A.同一组实验中,入射小球必须从同一位置由静止释放

B.入射小球的质量必须小于被碰小球的质量

C.轨道倾斜部分必须光滑

D.轨道末端必须水平

(3)用本实验中所测得的量来验证两小球碰撞过程动量守恒,其表达式为{#blank#}3{#/blank#}。若两小球之间的碰撞为弹性碰撞,则关系式{#blank#}4{#/blank#}成立。(用ma , mb , y1 , y2 , y3)表示)

(4)完成实验后,某小组对上述装置进行了改造,如图。在水平槽末端与水平地面间放置了个斜面,斜面顶点与水平槽等高且无缝连接。使小球a仍从斜槽上同一点由静止滚下,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#}5{#/blank#}(用ma , mb , l1、l2、l3表示)。

   

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