某同学用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为，被碰小球质量为。记录小球抛出点在水平地面上的垂直投影点，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置与的距离分别为，如图乙，分析数据：

1. 某同学用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为 $\text{[math]}$ ，被碰小球质量为 $\text{[math]}$ 。记录小球抛出点在水平地面上的垂直投影点 $\text{[math]}$ ，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的距离分别为 $\text{[math]}$ ，如图乙，分析数据：

(1) 若入射小球半径为 $\text{[math]}$ ，被碰小球半径为 $\text{[math]}$ ，则要求______（填字母代号）； A. $\text{[math]}$ B. $\text{[math]}$ C. $\text{[math]}$ D. $\text{[math]}$

(2) 入射小球从轨道上滑下时，轨道的粗糙程度对实验结论（选填“有影响”或“无影响”）；

(3) 若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为若碰撞是弹性碰撞，则还应满足的关系式为（用题中所给物理量的符号表示）。

(4) 某实验小组用另一组装置验证动量守恒定律，如图所示，在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接，使入射小球仍从斜槽上S点由静止㳖下，多次实验，得到两球落在斜面上的平均落点 $\text{[math]}$ 。用刻度尺测量斜面顶点到 $\text{[math]}$ 三点的距离分别为 $\text{[math]}$ ，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）。

【考点】

验证动量守恒定律;

【答案】

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实验探究题普通

1. 用如图甲所示的实验装置来寻找碰撞中的不变量。

(1) 将轨道右端垫高是为了补偿阻力。先将小车B移走，给小车A一个合适的初速度，使其先后通过光电门1和光电门2，测量出遮光时间t₁和t₂ ，若t₁<t₂ ，应适当（填“增大”或“减小”）垫块的高度；

(2) 用游标卡尺测量遮光片的宽度d，结果如图乙所示，则遮光片的宽度d=mm；

(3) 补偿阻力后，将小车B静止放置在两光电门之间，给小车A一个合适的初速度，使其先单独通过光电门1，再与小车B碰撞后一起通过光电门2，光电门1记录的遮光时间为t₁=0.025s，光电门2记录的遮光时间为t₂=0.052s，已知小车A、遮光片和撞针的总质量为200g，小车B和橡皮泥的总质量为212g，则两小车碰撞前，小车A通过光电门1时质量与速度的乘积的大小为kg·m/s，碰撞后两小车的质量与速度的乘积之和的大小为kg·m/s。（结果均保留两位有效数字）

实验探究题普通

2. 为了验证碰撞中动量守恒规律，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：

①用天平测出两个小球的质量（分别为m₁和m₂）。

②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。

③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E。

④将小球m₂放在斜槽前端边缘处，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。

⑤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，回答下列问题：

(1) 实验中要求两个小球质量关系为m₂m₁（选填“大于”、“小于”、“等于”）。小球m₁与倾斜轨道间存在摩擦，这对实验结果（选填“有”、“没有”）影响。

(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。

实验探究题普通

3. 图甲是“碰撞中的动量守恒”实验装置的示意图。

(1) 在验证动量守恒定律的实验中，不必须要求的条件是______。 A. 轨道光滑 B. 轨道末端的切线水平 C. 碰撞的瞬间入射小球和被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行 D. 每次入射小球都要从同一高度由静止滚下

(2) 入射小球与被碰小球的直径相同，则被碰小球的质量 $\text{[math]}$ 应（填“大于”“小于”或“等于”）入射小球的质量 $\text{[math]}$ 。

(3) 在做此实验时，若某次实验得到小球的落点情况如图乙所示。假设碰撞中动量守恒。则 $\text{[math]}$ 。

实验探究题普通