为了验证碰撞中的动量守恒定律，某同学采用如图所示的装置进行了实验：①安装实验装置，将斜面固定在水平桌边O，小球B放在桌子边缘，水平桌面上固定轻弹簧，A球将弹簧压缩到位置K处；②实验中，经过多次从同一位置K由静止释放入射小球A，在记录纸上找到了未放被碰小球B时，入射小球A的平均落点P，以及A球与B球碰撞后，A，B两球平均落点位置M，N，并测得它们到抛出点O的距离分别为，，。

1. 为了验证碰撞中的动量守恒定律，某同学采用如图所示的装置进行了实验：

①安装实验装置，将斜面固定在水平桌边O，小球B放在桌子边缘，水平桌面上固定轻弹簧，A球将弹簧压缩到位置K处；

②实验中，经过多次从同一位置K由静止释放入射小球A，在记录纸上找到了未放被碰小球B时，入射小球A的平均落点P，以及A球与B球碰撞后，A，B两球平均落点位置M，N，并测得它们到抛出点O的距离分别为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。

(1) 若入射小球的质量为 $\text{[math]}$ ，半径为 $\text{[math]}$ ；被碰小球的质量为 $\text{[math]}$ ，半径为 $\text{[math]}$ ，则要求______（填字母序号）。 A. $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ B. $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ C. $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ D. $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$

(2) 水平桌面光滑，两球的质量测量（均填“必须”或“不必”）。

(3) 如果A，B两球在碰撞过程中动量守恒，则 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 之间需满足的关系式是。

【考点】

验证动量守恒定律;

【答案】

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实验探究题普通

1. 某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律及平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数的实验．在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，水平平台上A点右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为粗糙水平面，当地重力加速度大小为g．采用的实验步骤如下：

A．在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；

B．用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量m_a、m_b：

C．在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧，静止放置在平台上：

D．烧断细线后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动：

E．记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间△t：

F．滑块a最终停在C点（图中未画出），用刻度尺测出AC之间的距离S_a

G．小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s_b；

H．改变弹簧压缩量，进行多次测量．

（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为mm；

（2）该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证两物体a、b弹开后的动量大小相等，即a的动量大小等于b的动量大小；（用上述实验所涉及物理量的字母表示）

（3）改变弹簧压缩量，多次测量后，该实验小组得到小滑块a的S_a与 $\text{[math]}$ 关系图象如图丙所示，图象的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为．（用上述实验数据字母表示）

实验探究题普通

2. 某实验小组利用手机内置的加速度传感器探究碰撞中的动量是否守恒，主要实验步骤如下：

①将两手机A、B放入防撞包内，然后用等长的轻细绳分别悬挂在同一高度处的O、 $\text{[math]}$ 点，静止时A、B刚好接触，如图甲所示；

②将手机A拉高至某一位置，然后由静止释放，手机A摆动到最低点时与手机B发生碰撞，如图乙所示；

③利用电脑软件远程控制手机并记录两手机水平方向的加速度随时间变化图像，如图丙（a）、丙（b）所示；

④将图像进一步处理，如图丁所示，根据图像数据进行分析，从而验证手机碰撞过程中是否满足动量守恒。

分析实验，回答以下问题：

(1) 为达到实验目的，本实验还必须测量的物理量有____ A. 手机A、B的质量 B. 细绳的绳长 C. 手机A拉高的高度

(2) 软件中设置加速度水平向左为正，图丙（填“（a）”或者“（b）”）图为·A手机的 $\text{[math]}$ 图像；

(3) 若测得手机A的质量为 $\text{[math]}$ kg，手机B的质量为 $\text{[math]}$ kg，根据图丁所示数据可知，碰撞过程中手机A的动量变化量大小为，手机B的动量变化量大小为，·由实验结果可知两手机在碰撞过程中满足动量守恒。（结果保留3位有效数字）

实验探究题普通

3. 某同学想验证“当系统在某一方向上所受外力之和为0时，系统在该方向上动量守恒”的物理规律。为此他设计了一个实验：如图甲所示，把一个小球从末端切线水平的斜槽上某一位置由静止释放，在斜槽末端安装光电门1，调整光电门1的高度，使光电门1与小球在斜槽末端时球心的位置等高。在下方水平面上放置光滑气垫导轨，把一带凹槽的滑块放在导轨上，滑块里装有细砂，不考虑砂从滑块上漏出。调整装置的位置，使小球从斜槽上释放后恰好能落入细砂中（立即与滑块共速）。在气垫导轨的右端安装光电门2，在滑块上安装宽度为 $\text{[math]}$ 的遮光条。

(1) 用游标卡尺测量小球的直径 $\text{[math]}$ ，测量结果如图乙所示，则小球的直径 $\text{[math]}$ mm。

(2) 实验中光电门1、2记录的时间分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，则小球经过光电门1的速度大小为，滑块经过光电门2的速度大小为。（用题中所给字母表示）

(3) 用天平分别测量小球和滑块（含遮光条和砂）的质量，测量结果分别为m、M。当等式 $\text{[math]}$ 时，由小球和滑块组成的系统在相互作用的过程中水平方向动量守恒。（用题中所给字母表示）

实验探究题普通