1验证动量守恒定律(高考物理力学实验)含答案与解析(2)

9．某同学设想用如图甲所示的装置，研究两个完全相同的小球碰撞时有无机械能损失，设想如下：小球A用不可伸长的轻质细绳悬于O点，当A摆到O点正下方的C点时恰好与桌面接触但无压力，现将A球从Q点由静止释放，到达C点时刚好与静置于桌面P点、与A完全相同的小球B碰撞，B平抛落至地面．该同学测得Q到桌面的高度H、桌面到地面的高度h及B平抛的水平位移L．

（1）若用游标卡尺测小球的直径d如图乙所示，则d= cm；

（2）测量小球下降的高度时，应该以球所在位置Q时 （选填“球的下边沿”或“球心”）到桌面的距离为小球下降的高度H；

（3）思考发现，测小球直径并非必要步骤，要使A、B两球对心正碰，只要让球A自由悬挂后处于C点，B球紧贴A球放置，且P与O、Q、C三点构成的平面必须 ．

（4）实验中改变H，多测几次H和L的数值，得到如图丙所示的图线，如果两球碰撞过程中有机械能损失，则该图线的斜率k （选填“大于”、“等于”或“小于”）4h．

10．“枪支比动能e0”是反映枪支威力的一个参数，已知e0=

式E0是子弹离开枪

口时的动能，S是子弹的横截面积（若子弹是球形，则S是过球心的截面圆面积）．“J2136冲击摆实验器”是物理实验中的实验器材，可以用来测量弹簧枪的比动e0，如图甲所示，左侧是可以发射球形子弹的弹簧枪，中间立柱上悬挂小摆块，摆块一般用塑料制成，正对枪口处有一水平方向的锥形孔（使弹丸容易射入并与

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摆块结合为一体）．摆块摆动的最大角θ可由刻度盘读出。（重力加速度大小为g）。

（1）用游标卡尺测量子弹直径，测量结果如图乙所示，子弹的直径d= mm。 （2）实验开始之前，必须测量的物理量为子弹直径d以及 和 。（写出物理量及其表示字母）； （3）实验步骤如下：

①将冲击摆实验器放在桌上，调节底座上的调平螺丝，使底座水平；

②再调节支架上端的调节螺丝，改变悬线的长度，使摆块的孔洞跟枪口正对，并且使摆块右侧与0刻度对齐； ③此时用刻度尺测量出摆长L；

④扣动弹簧枪扳机，打出子弹，记录下摆块的最大摆角； ⑤多次重复实验，计算出摆块最大摆角的平均θ ⑥处理实验数据，得出实验结论。

（4）子弹的发射速度为v0= ，弹簧枪的比动能为e0 。（用已知量和测量量的字母表示）；

（5）由于存在系统误差，使得测量值 理论值。（选填“大于”“小于”或“等于”）。

11．某同学用如图甲所示的装置验证碰撞中的动量守恒，并测滑块与桌面间的动摩擦因数。一根长为L的轻质细线一端拴住质量为m的小钢球，细线的另一端固定在悬点O，在O点正下方的水平桌面上放一质量为M（M＞m）的小滑块，滑块上固定一宽度为d（很小）的轻质遮光片。滑块左侧的水平桌面上固定两光电门A、B．其中光电门A右侧的桌面光滑，左侧的桌面粗糙。光电门有两种计时功能，既可以记录遮光片到达两光电门的时间差t，又可以记录遮光片分别在

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两光电门处的遮光时间△tA和△tB。

（1）将小球向右拉至细线水平后静止释放，小球在最低点与滑块碰撞后反弹上升，测出细线的最大偏角为θ，滑块通过光电门A时遮光时间为△tA，已知重力加速度为g．则验证小球与滑块在碰撞过程中动量守恒的表达式为 （用字母M、m、L、d、θ、△tA、g表示）。

（2）将光电门A固定，调节光电门B的位置，重复（1）中的实验步骤，记录各次实验中的t值，并测量A、B两光电门的间距s，作出

图象如图乙所示。

取重力加速度g=9.8m/s2，则滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ= （结果保留两位有效数字）。

12．如图1所示，某同学设计一个气垫导轨装置验证动量守恒定律的实验

①用游标卡尺测得遮光条的宽度d如图2所示，则d= mm；

②质量为m2的滑块2静止放在水平气垫导轨上光电门B的右侧，质量为m1的滑块从光电门A的右侧向左运动，穿过光电门A与滑块2发生碰撞，随后两个滑块分离并依次穿过光电门B，滑块2与导轨左端相碰并被粘接条粘住，待滑块1穿过光电门B后用手将它停住，两个滑块固定的遮光条宽度相同，数字计时器分别记录下滑块1通过光电门A的时间△t、滑块2和滑块1依次通过光电门B的时间△t2和△t1．本实验中两个滑块的质量大小关系应为 ．若等式 成立，则证明两滑块碰撞过程中系统的动量守恒（用题中的所给的字母表示）．

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13．用如图所示装置通过半径相同的A、B两球碰撞来验证动量守恒定律，实验时先使质量为mA的A球从斜槽上某一固定点G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．把质量为mB的B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，得到了如图所示的三个落地处．

①请在图中读出OP= cm；

②由图可以判断出R是 球的落地点，Q是 球的落地点． ③为了验证碰撞前后动量守恒，该同学只需验证表达式 ．

14．某同学用图示装置研究碰撞中的动量守恒，实验中使用半径相等的两小球A和B，实验的主要步骤如下：

A．用天平测得A、B两球的质量分别为m1、m2，且m1＞m2

B．如图所示安装器材，在竖直木板上记下O点（与置于C点的小球球心等高），调节斜槽使其末端C切线水平

C．先C处不放球B，将球A从斜槽上的适当高度由静止释放，球A抛出后撞在木板上的平均落点为P

D．再将球B置于C点，让球A从斜槽上同一位置静止释放，两球碰后落在木板上的平均落点为M、N

E．用刻度尺测出三个平均落点到O点的距离分别为hM、hP、hN 回答下列问题：

（1）若C点到木板的水平距离为x，小球平均落点到O点的距离为h，重力加速度为g，则小球做平抛运动的初速度v0= ；

（2）上述实验中，碰后B球的平均落点位置应是 （填“M”或“N”）； （3）若关系式 （用题中所测量的物理量的符号表示）成立，则说明了两小球碰撞中动量守恒．

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15．用如图所示装置来验证动量守恒定律，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬线伸直并与竖直方向夹角为β，释放后A球摆到最低点时恰与B球对心碰撞，碰撞后，A球把原来静止于竖直方向的轻质指示针OC推到与竖直方向夹角为α处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸，保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点，进而测得B球的水平位移S，当地的重力加速度为g

（1）A、B两个钢球的碰撞近似看成弹性碰撞，则A球质量 B球质量（填入“大于”、“小于”或“等于”）．为了对白纸上打下的多个B球的落地点进行数据处理，进而确定落点的平均位置，需要用到的器材是 ．

（2）用题中所给的字母表示，碰撞前A球的动量PA= ，碰撞后A球的动量P'A= ，碰撞后B球的动量PB= ．

16．在“验证动量守恒定律”的实验中，一般采用如图所示的装置：

（1）若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则 A．m1＞m2，r1＞r2 B．m1＞m2，r1＜r2 C．m1＞m2，r1=r2 D．m1＜m2，r1=r2

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