- 二一组卷

题型：实验探究题题类：难易度：普通

江西省宜春市铜鼓中学2022-2023学年高二下学期开学考物理试题

图1是验证动量守恒定律的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上均固定一竖直遮光条。

（1）小组成员甲先用螺旋测微器测量滑块A上的挡光片宽度d_A如图2所示，小组成员乙用游标卡尺测量滑块B上遮光条d_B的宽度如图3所示，则d_A=mm，d_B=mm；

（2）实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节Q使轨道右端（选填“升高”或“降低”）一些。

（3）测出滑块A和遮光条的总质量为m_A ，滑块B和遮光条的总质量为m_B ，将滑块B静置于两光电门之间，将滑块A静置干光中门1右侧，推动A，使其获得水平向左的速度，经过光电门1并与B发生碰撞且被弹回，再次经过光电门1。光电门1先后记录的挡光时间为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，光电门2记录的挡光时间为 $\text{[math]}$ ，则实验中两滑块的质量应满m_Am_B（选填“>”、“<”或“=”），滑块A、B碰撞过程动量守恒的表达式（请用题目中给出的已知量表示）。

举一反三

在“探究碰撞中的不变量”实验中，装置如图所示，两个小球的质量分别为m_A和m_B ．

将《验证动量守恒定律实验》的实验装置进行如图所示的改装，实验操作步骤如下：

①先调整斜槽轨道，使末端的切线水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板整直立于槽口处，使小球 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ 。

②将木板向右平移适当的距离 $\text{[math]}$ ，再使小球 $\text{[math]}$ 从原固定点由静止释放，撞在木板上并在白纸上留下痕迹 $\text{[math]}$ 。

③把半径相同的小球 $\text{[math]}$ 静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球 $\text{[math]}$ 仍从原固定点由静止释放，与小球 $\text{[math]}$ 碰后，两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律”，实验前，用水平仪先将光滑操作台的台面调为水平。其实验步骤如下：

a.用天平测出小球A、B的质量m_A、m_B ，且m_A>m_B；

b.先不放小球B ，把轻弹簧的一端固定在固定挡板上，用细线将小球A与挡板连接，使挡板和A间的弹簧处于压缩状态；剪断细线，小球A沿平台运动，离开弹簧后，A再沿平台运动，最后滑落台面，记录小球A的落地点P的位置；

c.放上小球B ，把轻弹簧的一端仍固定在固定挡板上，还用细线将小球A与挡板连接，使挡板和A间的弹簧处于相同的压缩状态；剪断细线，小球A沿平台运动，离开弹簧后，和小球B沿一条直线碰撞后都滑落台面，记录A、B滑块的落地点的N、M 位置；

d.用刻度尺测出三个落地点N、P、M距操作台边缘的水平距离x₁、x₂、x₃；

某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验，先将球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次，再把同样大小的球b放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让球a仍从原固定点由静止开始滚下，且与球b相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。

如图所示为验证动量守恒的实验装置示意图．

如图为验证动量守恒定律的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验：

①用天平测出两个小球的质量分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ；

②安装实验装置，将斜槽 $\text{[math]}$ 固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一斜面 $\text{[math]}$ 连接在斜槽末端；

③先不放小球 $\text{[math]}$ ，让小球 $\text{[math]}$ 从斜槽顶端 $\text{[math]}$ 处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置 $\text{[math]}$ ；

④将小球 $\text{[math]}$ 放在斜槽末端 $\text{[math]}$ 处，仍让小球 $\text{[math]}$ 从斜槽顶端 $\text{[math]}$ 处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 在斜面上的落点位置；

⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端 $\text{[math]}$ 的距离，图中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 到 $\text{[math]}$ 点的距离分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。依据上述实验步骤，请回答下面问题：

（1）两小球的质量 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 应满足 $\text{[math]}$ {#blank#}1{#/blank#} $\text{[math]}$ （填写“ $\text{[math]}$ ”“=”或“ $\text{[math]}$ ” $\text{[math]}$

（2）小球 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 发生碰撞后， $\text{[math]}$ 的落点是图中{#blank#}2{#/blank#}点， $\text{[math]}$ 的落点是图中{#blank#}3{#/blank#}点

（3）用题目中给出的符号来表示，只要满足关系式{#blank#}4{#/blank#}，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的

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