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微練25實驗8:驗證動量守恒定律1.(2024·新課標(biāo)卷)某同學(xué)用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律。將斜槽軌道固定在水平桌面上,軌道末段水平,右側(cè)端點在水平木板上的垂直投影為O,木板上疊放著白紙和復(fù)寫紙。實驗時先將小球a從斜槽軌道上Q處由靜止釋放,a從軌道右端水平飛出后落在木板上;重復(fù)多次,測出落點的平均位置P與O點的距離xP,將與a半徑相等的小球b置于軌道右側(cè)端點,再將小球a從Q處由靜止釋放,兩球碰撞后均落在木板上;重復(fù)多次,分別測出a、b兩球落點的平均位置M、N與O點的距離xM、xN。完成下列填空:(1)a、b兩球的質(zhì)量分別為ma、mb,實驗中須滿足條件ma(填“>”或“<”)mb。
(2)如果測得的xP、xM、xN、ma和mb在實驗誤差范圍內(nèi)滿足關(guān)系式,則驗證了兩小球在碰撞中滿足動量守恒定律。實驗中,用小球落點與O點的距離來代替小球水平飛出時的速度,依據(jù)是。
2.如圖利用沖擊擺裝置可測量彈簧的彈性勢能,扳動彈簧槍的扳機釋放彈簧,彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為彈丸的動能,彈丸離開槍口,擊中擺塊并陷入其中,打擊時間極短,擺塊推動指針擺動,重力加速度為g,不計空氣阻力。實驗步驟如下:(1)測出彈丸的質(zhì)量m和擺塊的質(zhì)量M。(2)調(diào)節(jié)擺塊靜止時高度與槍口保持水平,測出懸點到擺塊中心的距離為l。(3)發(fā)射彈丸,擊中擺塊,彈丸與擺塊擺動推動指針到最高點,指針顯示擺角為θ。解決下列問題(結(jié)果用題目所給物理量及測量數(shù)據(jù)的符號表示):①彈丸擊中擺塊后兩者的速度為,擊中擺塊前彈丸速度為;
②若不計槍筒摩擦力,可測得彈簧槍內(nèi)彈簧發(fā)射彈丸前的彈性勢能為。3.某實驗小組的同學(xué)受到冬奧會冰球比賽的啟發(fā),利用如圖所示的實驗裝置驗證動量守恒定律。主要步驟如下:①粗糙程度均勻的長木板固定在水平地面上,長木板左端固定一擋板,擋板上安裝一輕彈簧。取兩個材質(zhì)相同、質(zhì)量不同的滑塊A、B,先在長木板上放上滑塊A,向左推滑塊A將彈簧壓縮到P點,然后由靜止釋放。標(biāo)記出滑塊A停止運動的位置,在滑塊運動路徑上的適當(dāng)位置標(biāo)記一定點O,測出滑塊A停止位置距O點的距離。重復(fù)多次,每次都把彈簧壓縮到P點釋放,測量并計算出滑塊A停止位置距O點的距離的平均值x,如圖甲所示;②將滑塊B置于長木板上的O點,讓滑塊A仍從P點由靜止釋放,與滑塊B發(fā)生正碰,碰撞時間極短,且滑塊A反向彈回(未與彈簧相碰)。測出滑塊A靜止時與O點的距離和滑塊B靜止時與O點的距離,重復(fù)多次,分別測量并計算滑塊A、B停止位置距O點距離的平均值x1、x2,如圖乙所示。(1)為探究碰撞中動量是否守恒,還需要測量、。(填所需測量的物理量及其表示字母)
(2)若碰撞中動量守恒,則表達式可表示為;若再滿足表達式,則碰撞過程為彈性碰撞。(用測量的字母表示)
(3)關(guān)于本次實驗,若墊起木板一端使木板傾斜放置,則(填“能”或“不能”)驗證碰撞過程中系統(tǒng)的動量守恒。
4.某同學(xué)用如圖甲所示裝置驗證動量守恒定律。斜槽軌道被豎直固定在水平桌面上,其末端Q伸出桌面外且切線水平;擋板b豎直固定,點O是Q點的水平投影點;小鋼球1和玻璃球2的大小相等且均可視為質(zhì)點;圖中的P、M、N是小球與擋板的撞擊點。請回答下列問題:(1)用游標(biāo)卡尺測量出小鋼球的直徑如圖乙所示,可知小鋼球的直徑d=cm。
(2)第一次在不放玻璃球2時,將小鋼球1從斜槽上E點由靜止釋放,它撞擊在擋板b上;第二次將玻璃球2放在斜槽末端Q處,小鋼球仍從E點由靜止釋放,它們均撞擊在擋板b上。則第一次小鋼球1撞擊在擋板b上的(填“P”“M”或“N”)點。
(3)(多選)要完成該實驗,必須測量的物理量有(填選項字母)。
A.小鋼球1和玻璃球2的質(zhì)量m1、m2B.小鋼球1或玻璃球2的直徑dC.E、Q之間的豎直高度hD.Q、O之間的水平距離xE.OP、OM、ON的長度HP、HM、HN(4)在誤差允許范圍內(nèi),關(guān)系式成立,說明兩球在碰撞過程中動量守恒。(用所測的物理量表示且為最簡形式)5.如圖所示,一圓弧形軌道與水平軌道OP平滑連接,滑塊A和滑塊B使用相同材料制成,質(zhì)量分別為m1、m2,用上述裝置探究動量守恒定律的實驗步驟如下:①不放滑塊B,讓滑塊A從圓弧軌道上S點由靜止滑下,記錄滑塊A的停止點;②把滑塊B靜置于水平軌道始端O點,讓滑塊A仍從S點由靜止滑下,分別記錄滑塊A和滑塊B的停止點;③測量三個停止點到O點間的距離分別為2.70cm、4.80cm、7.50cm。(1)步驟②中滑塊
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