题目内容

【题目】某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验。先将小球1从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把另一小球2放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止,让小球1仍从原固定点由静止开始滚下,且与小球2相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次。A、B、C为三个落点的平均位置,O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点。实验中空气阻力的影响很小,可以忽略不计。

(1)在本实验中斜槽轨道___(填选项前的字母)

A.必须光滑 B.可以不光滑

(2)实验中应该选择两个合适的小球进行实验。

①两个小球的半径_____(填“相同”或“不同”)

②应该选择下列哪组小球____(填选项前的字母)

A.两个钢球 B.一个钢球、一个玻璃球 C.两个玻璃球

(3)斜槽末端没有放置被碰小球2时,将小球1从固定点由静止释放。若仅降低斜槽上固定点的位置,那么小球的落地点到O点的距离将_____(填“改变”或“不变”),若仅增大小球1的质量,小球仍以相同的速度从斜槽末端飞出,那么小球的落地点到O点的距离将____(填“改变”或“不变”)。

(4)在安装实验装置的过程中,使斜槽轨道末端的切线水平,小球碰撞前与碰撞后的速度就可以用小球飞出的水平距离来表示,其原因的是____

A.小球都是从同一高度飞出,水平位移等于小球飞出时的速度

B.小球都是从同一高度飞出,水平位移与小球飞出时的速度成正比

C.小球在空中的运动都是匀变速曲线运动,而且运动的加速度都相同

(5)本实验必须测量的物理量是_________

A.斜槽轨道末端到水平地面的高度H

B.小球1和小球2的质量m1、m2

C.小球1的释放位置到斜槽轨道末端的高度h

D.记录纸上O点到A、B、C各点的距离、、

(6)斜槽末端没有放置被碰小球2时,小球1的落点为B点,放置被碰小球2后,小球2的落点为C点。假设两小球发生的是弹性碰撞,试论证:当小球1碰后的速度方向未改变时,C点必在B点的前方。

【答案】B 相同 B 改变 不变 B BD

【解析】

(1) 小球离开轨道后做平抛运动,只要保证入射球离开轨道的初始速度相等即可,斜槽轨道不需要光滑,故选:B;

(2)①两球要发生对心碰撞,故两球的半径应相同;

②为了防止入射球反弹,所以入射球的质量应大于被碰小球,所以应选一个钢球、一个玻璃球即选:B;

(3) 若仅降低斜槽上固定点的位置,小球离开轨道做平抛运动的速度减小,由于平抛运动的高度不变,所以不平位移变小,即小球的落地点到O点的距离将改变,

若仅增大小球1的质量,小球仍以相同的速度从斜槽末端飞出,由于平抛运动的高度不变,运动的时间不变,所以小球的落地点到O点的距离不变;

(4)小球做平抛运动由于高度相同,由公式可知,运动时间相同,水平位移等于 ,所以小球的水平位移与小球飞出的速度成正比,故选:B;

(5) 小球离开轨道后做平抛运动,小球抛出点的高度相同,在空中的运动时间t相同

两球碰撞过程动量守恒,以入射球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

m1v1=m1v1′+m2v2′,两边同时乘以运动时间t得:m1v1t=m1v1′t+m2v2′t,

则m1OB=m1OA+m2OC,

由上式可知,本实验应测量小球1和小球2的质量m1、m2和记录纸上O点到A、B、C各点的距离、、。

故选:BD。

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