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题型:实验探究题 题类:常考题 难易度:普通

湖北省部分重点中学2021届高三上学期物理第一次联考试卷

如图1所示,用“碰撞实验器材”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道末端碰撞前后的动量关系:先安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O.

接下来的实验步骤如下:

步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,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;

步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置;

步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.

(1)、上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量有.(写出物理量及相应符号)
(2)、实验中造成误差的可能情况有______.
A、用直尺测量的线段OM、OP、ON长度值 B、轨道不光滑 C、轨道末端不水平 D、轨道末端到地面的高度未测量
(3)、若测得各落点痕迹到O点的距离:OM=2.68cm,OP=8.62cm,ON=11.50cm,并知小球1、2的质量比为2︰1,则系统碰撞前总动量P与碰撞后总动量P的百分误差 %(结果保留一位有效数字).
(4)、完成上述实验后,实验小组成员小红对上述装置进行了改造,小红改造后的装置如图2所示.使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下,重复实验步骤1和2的操作,得到两球落在以斜槽末端为圆心的 圆弧上,平均落点M′、P′、N′.测量轨道末端到M′、P′、N′三点的连线与水平方向的夹角分别为 ,则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 (用所测物理量的符号表示).
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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