为了探究碰撞过程中的守恒量，某兴趣小组设计了如图所示的实验。先让质量为的小球从凹形槽顶端由静止开始滑下，又经过O点水平抛出落在斜面上。再把质量为的小球放在水平面O点，让小球仍从凹形槽顶端由静止滑下，与小球碰撞后，两小球直接落到斜面上。分别记录小球第一次与斜面碰撞的落点痕迹。其中M、P、N三个落点的位置距O点的长度分别为凹形槽顶端距离桌面高度为h，桌面距地面高度为H，斜面总长度为L。

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1. 为了探究碰撞过程中的守恒量，某兴趣小组设计了如图所示的实验。先让质量为 $\text{[math]}$ 的小球从凹形槽顶端由静止开始滑下，又经过O点水平抛出落在斜面上。再把质量为 $\text{[math]}$ 的小球放在水平面O点，让小球 $\text{[math]}$ 仍从凹形槽顶端由静止滑下，与小球 $\text{[math]}$ 碰撞后，两小球直接落到斜面上。分别记录小球第一次与斜面碰撞的落点痕迹。其中M、P、N三个落点的位置距O点的长度分别为 $\text{[math]}$ 凹形槽顶端距离桌面高度为h，桌面距地面高度为H，斜面总长度为L。

(1) 为了减小实验误差，可行的操作是：______。 A. 减小凹形槽摩擦 B. 使用大小相同的两个小球 C. 多次测量落点位置取平均值

(2) 在实验误差允许范围内，若满足关系式，则可以认为两球碰撞过程中动量守恒。（用题目中的物理量表示）

(3) 为了进一步验证两小球发生的是否是弹性碰撞，必须测量的物理量是______。 A. 两小球质量 $\text{[math]}$ B. OM、OP、ON的长度 $\text{[math]}$ C. 凹槽距桌面的高度h D. 桌面高度H和斜面总长度L

(4) 现测量出两个小球质量比 $\text{[math]}$ ，保持两个小球质量不变，不断改变两个小球的材质，小球 $\text{[math]}$ 落点距O点长度 $\text{[math]}$ 的取值范围是（用k、 $\text{[math]}$ 表示）。

【考点】

验证动量守恒定律; 碰撞模型;

【答案】

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实验探究题普通

1. 如图是验证动量守恒定律实验装置，某同学要用该装置探究大小相同的钢球与木球在碰撞过程中的能量损失情况，图中O点为铅锤在长条纸上的竖直投影点，请回答下列问题：

（1）实验前应调整斜槽，使斜槽末端；

（2）实验过程中，将钢球作为入射小球，先不放被碰小球，从斜槽上某一位置由静止释放入射小球，测得O点与入射小球在地面上落点的距离为 $\text{[math]}$ ；然后将被碰小球置于斜槽末端，让入射小球从斜槽上同一位置由静止释放，测得O点与入射小球和被碰小球在地面上落点的距离分别为x₁、x₂；测得斜槽末端距离地面高度为h，测得入射小球和被碰小球的质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，查知当地重力加速度为g。则钢球与木球碰撞过程中损失的机械能 $\text{[math]}$ （用题中所给物理量表示）；

（3）该同学查阅资料得知，恢复系数e能更好地表征碰撞过程中能量的损失情况，恢复系数e等于碰撞后两物体相对速度与碰撞前两物体相对速度大小之比，根据（2）中测量结果，钢球与木球碰撞过程的恢复系数 $\text{[math]}$ ；

（4）某次实验中，用木球作为入射小球，仍用该装置进行实验，发现木球被反弹，则测得的恢复系数e会（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

实验探究题普通

2. 下图为一弹簧弹射装置，在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧，弹簧压缩并锁定，在金属管两端各放置一个金属小球1和2（两球直径略小于管径且与弹簧不固连）。现解除弹簧锁定，两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。然后按下述步骤进行实验：

①用天平测出两球质量 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ；

②用刻度尺测出两管口离地面的高度h；

③记录两球在水平地面上的落点P、Q。

回答下列问题：

(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需测量的物理量有。（已知重力加速度g）

A．弹簧的压缩量 $\text{[math]}$

B．两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$

C．小球直径

D．两球从管口弹出到落地的时间 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$

(2)根据测量结果，可得弹性势能的表达式为 $\text{[math]}$ =

(3)由上述测得的物理量来表示，如果满足关系式，就说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。

实验探究题普通

3. 验证动量守恒定律

某小组利用图示装置验证“动量守恒定律”。实验前，两小车A、B静置于光滑水平轨道上，车上固定的两弹性圈正对且处于同一高度，两挡光片等宽。调整光电门的高度，使小车能顺利通过并实现挡光片挡光；再调整光电门在轨道上的位置，使小车A上的挡光片刚向右经过光电门1，小车A就能立即与小车B相撞，小车B静置于两个光电门之间的适当位置，其被A碰撞分离后，其上的挡光片能立即开始挡光电门2的光。

(1) 为减小实验误差，应选用较（选涂：A.宽 B.窄）的挡光片。

(2) 某次实验，用手推小车A使其瞬间获得一个向右的初速度，小车A与B碰撞后向左弹回，B向右弹出。测得A上挡光片两次经过光电门1的挡光时间t₁、t₂和B上挡光片经过光电门2的挡光时间t₃。

①（多选）为完成该实验，还必需测量的物理量有

A.挡光片的宽度d

B.小车A的总质量m₁

C.小车B的总质量m₂

D_.光电门1到光电门2的间距L

②在误差允许的范围内，以上数据若满足表达式，则表明两小车碰撞过程中动量守恒；若还满足表达式，则表明两小车的碰撞为弹性碰撞。

③实验中，小车A碰撞B后向左弹回，可判断出m₁m₂（选涂：A.大于 B.等于 C.小于）。

实验探究题普通