- 二一组卷

题型：实验探究题题类：常考题难易度：困难

吉林省长春市朝阳区2016-2017学年高二下学期物理期中考试试卷

为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞（碰撞过程中没有机械能损失），某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：

A．用天平测出两个小球的质量分别为m₁和m₂ ，且m₁＞m₂；

B．按照如图所示的那样，安装好实验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平．将一斜面BC连接在斜槽末端；

C．先不放小球m₂ ，让小球m₁从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置；

D．将小球m₂放在斜槽前端边缘上，让小球m₁从斜槽顶端A处滚下，使它们发生碰撞，记下小球m₁和小球m₂在斜面上的落点位置；

D．用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为L_D、L_E、L_F ．

根据该同学的实验，请你回答下列问题：

（1）、小球m₁与m₂发生碰撞后，m₁的落点是图中的点，m₂的落点是图中的点．

（2）、用测得的物理量来表示，只要满足关系式，则说明碰撞中动量是守恒的．

（3）、用测得的物理量来表示，只要再满足关系式，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞．

举一反三

某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的弹簧，如图所示．将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒．

某学习小组通过下图实验装置来验证动量守恒定律。A 是同定在水平桌面上光滑的斜槽.斜槽末端与水平桌面平行，B是气垫导轨，C是光电门，D是带有小孔的滑块（孔内粘有胶带，小球进入小孔即粘在胶带上），滑块上方有一窄挡光片。实验前将斜槽固定在水平桌面上，调整气垫导轨的高度，使滑块小孔与斜槽末端在同一高度处，同时调整气垫导轨水平，多次改变小球释放高度h。得到挡光片通过光电门的时间t，做出 $\text{[math]}$ 图象。小球质量为m，滑块总质量为M，挡光片宽度为d，重力加速度为g。

某实验小组用如图所示的气垫导轨完成“验证动量守恒”的实验。图中A、B是带有碰撞装置和遮光片的滑块，可在气垫导轨上无摩擦地滑动。光电门C、D固定，通过光电计时器(图中未画出)可测出遮光片通过光电门的时间。主要实验步骤如下：

(ⅰ)用天平分别测出A、B两滑块的质量并记录。

(ⅱ)用游标卡尺分别测出A、B两滑块上遮光片的宽度并记录。

(ⅲ)调整气垫导轨使之水平。

(ⅳ)将滑块A、B静止放在气垫导轨的图示位置上。

(ⅴ)给A一个水平冲量，使之水平向右运动，观察A、B碰撞的情况，记录A、B上的遮光片经过光电门C、D的时间。

(ⅵ)重复步骤ⅳ、ⅴ三至五次。

(ⅶ)分析数据，得出结论。

若某次实验步骤(ⅴ) 中滑块A两次经过光电门C，实验记录如下

m_A(g)	m_B(g)	d_A(cm)	d_B(cm)	滑块A第一次经过C的时间(ms)	滑块A第二次经过C的时间(ms)	滑块B经过D的时间(ms)
	150	1.00	1.00	5.00	25.00	6.25

请回答下列问题

用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接。安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。

在做“验证动量守恒定律”的实验时

某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。在离地面高度为 h 的光滑水平桌面上，放置两个小球 a 和 b。其中，b 与轻弹簧紧挨着但不栓接，弹簧左侧固定，自由长度时离桌面右边缘足够远，起初弹簧被压缩一定长度并锁定。a 放置于桌面边缘，球心在地面上的投影点为 O 点。实验时，先将 a 球移开，弹簧解除锁定，b 沿桌面运动后水平飞出。再将 a 放置于桌面边缘，弹簧重新锁定。解除锁定后，b 球与 a 球发生碰撞后，均向前水平飞出。重复实验 10 次。实验中，小球落点记为 A、B、C。

某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中 $\text{[math]}$ 是斜槽， $\text{[math]}$ 为水平槽，二者平滑相接，调节实验装置，使小球放在 $\text{[math]}$ 上时恰能保持静止，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置 $\text{[math]}$ 由静止开始滚下，落到位于水平地面上的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。然后把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置 $\text{[math]}$ 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。

图甲中 $\text{[math]}$ 是水平槽末端 $\text{[math]}$ 在记录纸上的垂直投影点， $\text{[math]}$ 为未放被碰球B时A球的平均落点， $\text{[math]}$ 为与B球碰后A球的平均落点， $\text{[math]}$ 为被碰球B的平均落点。若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于 $\text{[math]}$ ，米尺的零点与 $\text{[math]}$ 点对齐。