- 二一组卷

题型：实验探究题题类：模拟题难易度：普通

湖南省长沙市宁乡市2019年高三物理5月模拟试卷

如图所示为“验证动量守恒定律”实验的装置示意图，现有带光滑圆弧轨道的粗糙水平桌面，物块A、B（A的质量大于B的质量）．实验操作步骤如下：

（a）在圆弧轨道上距离桌面h高处让A由静止滑下，在水平桌面上不放B的情况下，使A一直沿水平桌面运动到C处静止；

（b）再让A从圆弧轨道上距离桌面h高处由静止滑下，在桌面与弧轨道相接处放上B，使A与B碰撞，碰撞后让AB继续运动直至分别停上在D、E处；

（c）重复多次以上实验步骤，并记录实验数据，选取自己认为最理想的实验结果进行研究，根据该实验设计，回答下列问题：

（1）、实验中除了要测量物块A的质量m_A ，物块B的质量m_B ，还需测量的物理量有；（写出物理量名称及表示符号）；据实验测量出的数据和测量的物理量写出可以验证动量守恒定律的表达式；

（2）、关于误差分析和实验测量，下列说法正确的是_____

A、A与B发生弹性碰撞还是非弹性碰撞，对实验结果有一定的影响 B、如果A与B发生的碰撞不是正碰对实验结果有一定的影响 C、实验中所用的圆弧轨道不是真正的光滑，对实验的结果影响不大 D、实验中必须测量A起始位置距离桌面的高度

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．

某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来寻找物体相互作用过程中的“不变量”，实验装置如图所示，实验过程如下（“＋、－”表示速度方向）：

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：

如图为“碰撞实验器”，它可以探究动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．

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

某同学用如图甲所示装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为m₁ ，被碰小球质量为m₂ ，记录小球抛出点在地面上的垂直投影点O。

（1）关于实验要点，下列说法正确的是{#blank#}1{#/blank#}。

A．两球大小可以不同 B．两球必须是弹性小球

C．斜槽可以不光滑 D．斜槽末端必须水平

（2）不放被碰小球，让入射小球从斜槽上紧靠挡板由静止滚下，并落在地面上.重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置P；把被碰小球放在斜槽前端边缘位置，让入射小球从斜槽上紧靠挡板由静止滚下，使入射球与被碰球碰撞，重复多次，分别标出入射小球与被碰小球落点的平均位置M、N；用刻度尺分别测量M、P、N离O点的距离分别为L₁、L₂、L₃ ，则表达式{#blank#}2{#/blank#}成立，动量守恒定律得到验证。若L₁+L₂=L₃ ，则说明{#blank#}3{#/blank#}。

（3）若小球质量m₁和m₂未知，用图甲和图乙相结合的方法也能验证动量守恒。在水平槽末端与水平地面间放置一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接，如图乙所示，重复上述实验，得到两球落在斜面上的平均落点为M^'、P^'、N^'用刻度尺测量斜槽末端到M^'、P^'、N^'三点的距离分别为l₁、l₂、l₃、则当l₁、l₂、l₃与L₁、L₂、L₃之间满足关系式{#blank#}4{#/blank#}时，说明小球碰撞过程动量守恒。

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