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题型:实验探究题 题类: 难易度:普通

江西省赣州市寻乌中学2022-2023学年高二下学期6月月考物理试题

某物理兴趣小组利用如图所示的装置“探究动量守恒定律”,AB是倾角大小可以调节的长木板,BC是气垫导轨(气垫导轨可看成光滑轨道),忽略小球通过B点时的速度变化,光电门1与光电门2固定在气垫导轨BC上。

(1)将质量为m、直径为d1的小球a从长木板上的位置O1由静止释放,小球a通过光电门1、2的挡光时间分别为Δt1与Δt2 , 当时,表明气垫导轨已调至水平位置。

(2)将质量为3m、直径为d2的小球b静置于气垫导轨上的位置O2 , 使小球a从长木板上的位置O1由静止释放,小球a先后通过光电门的挡光时间分别为Δt3与Δt4 , 小球b通过光电门的挡光时间为Δt5

①若小球a、b碰撞过程动量守恒,则必须满足的关系式为

②若小球a、b发生的是弹性碰撞,则

(3)若小球a、b发生的是弹性碰撞,该小组成员设想,如果保持小球a的直径d1不变,逐渐增大小球a的质量,则碰撞之前小球a的挡光时间Δt6与碰撞之后小球b的挡光时间Δt7的比值逐渐趋近于

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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