为了探究碰撞中的不变量,小明同学设计了如下实验,小球A系在细线的一端,线的另一端固定在O点...

为了探究碰撞中的不变量,小明同学设计了如下实验,小球A系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到水平面的高度为h,物块B质量是小球A的5倍,放置于粗糙的水平面上且位于O点正下方物块与水平面间的动摩擦因数为μ,现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),观察到小球A反弹。小球与物块均可视为质点,空气阻力可以忽略不计,重力加速度为g

(1)为了探究碰撞中的不变量,还需要测量的物理量有哪些___________

A.小球与物块碰撞的时间△t　　　　　　　　　　 　　 B.物块B被碰后沿水平面运动的距离l

C.小球A反弹后摆线上摆的最大角度θ　　　　　 　　 D.小球A反弹后上升到最高点的时间t

(2)小球A与物块发生正碰后的瞬间速度大小为___________，物块被碰后瞬间速度大小为_______(用上一问中物理量表示)。

(3)为了探究碰撞中的不变量,当碰撞前后瞬间满足关系式___________，即说明，碰撞前后瞬间两物体组成的系统动量守恒;当碰撞前后瞬间满足关系式_______，即说明碰撞前后瞬间两物体组成的系统机械能守恒。

高二物理实验题中等难度题查看答案及解析

为了探究碰撞中的不变量,小明同学设计了如下实验,小球A系在细线的一端,线的另一端固定在O点,O点到水平面的高度为h,物块B质量是小球A的5倍,放置于粗糙的水平面上且位于O点正下方物块与水平面间的动摩擦因数为μ,现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短),观察到小球A反弹。小球与物块均可视为质点,空气阻力可以忽略不计,重力加速度为g

(1)为了探究碰撞中的不变量,还需要测量的物理量有哪些___________

A.小球与物块碰撞的时间△t　　　　　　　　　　 　　 B.物块B被碰后沿水平面运动的距离l

C.小球A反弹后摆线上摆的最大角度θ　　　　　 　　 D.小球A反弹后上升到最高点的时间t

(2)小球A与物块发生正碰后的瞬间速度大小为___________，物块被碰后瞬间速度大小为_______(用上一问中物理量表示)。

(3)为了探究碰撞中的不变量,当碰撞前后瞬间满足关系式___________，即说明，碰撞前后瞬间两物体组成的系统动量守恒;当碰撞前后瞬间满足关系式_______，即说明碰撞前后瞬间两物体组成的系统机械能守恒。

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某同学在探究物体弹性碰撞的特点时，先提出了如下假设：两个物体碰撞前后各自的质量与自己的速度的乘积之和是不变的；为了验证这个假设，该同学设计了如图所示的实验装置，先将弹性小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样尺寸大小的弹性小球b放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让小球a仍从原固定点由静止开始滚下，和小球b相碰后，两小球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．

（1）在安装斜槽轨道时，要注意___________________________

（2）选择弹性小球a、b时，为了防止小球被反弹，则小球a、b的质量ma、mb最好应该满足的关系是ma________mb(填“>”、“=”或“<”)

（3）本实验必须测量的物理量有（______）

A．斜槽轨道末端到水平地面的高度H

B．小球a、b的质量ma、mb

C．小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t

D．记录纸上O点到A、B、C各点的距离sOA、sOB、sOC

E．a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h

（4）下图为测定未放被碰小球时,小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻线与记录纸上的O点对齐，图中给出了小球a落点附近的情况，由图可得OB距离应为________cm，由实验测得的数据，如果满足等式_____________________________，那么我们认为在碰撞中系统的动量是不变的．

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某同学为了探究在小车及传感器总质量不变时，加速度跟它们所受拉力的关系，设计了如下实验．将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器拉钩上，用来测量绳对小车的拉力，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的a-F图象．

（1） 本实验没有平衡摩擦力，由图可知摩擦力大小为　　　　 N；

（2） 本实验中若不满足砂和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量，这对实验结果________（填“有”或“没有”）影响；

（3） 由图象求出小车和传感器的总质量为________ kg．

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如图所示，质量为1 kg的小球A系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到水平面的高度h＝0.45 m。物块B质量是小球的2倍，置于粗糙的水平面上且位于O点的正下方。现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰（碰撞时间极短），反弹后上摆至距水平面0.05 m高处速度减为0。小球与物块均视为质点，不计空气阻力，求：

（1）小球A在与物块B碰撞前瞬间，对细线的拉力；

（2）发生正碰后，物块B的速度大小；

（3）请判定此碰撞是否为弹性碰撞，并说明理由；

（4）若物块B在水平面上滑行时间t＝1 s，则其与水平面间的动摩擦因数μ为多大。

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某同学设计如图 (甲)所示的装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置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，再把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．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图 (乙)所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．

(1)碰撞后B球的水平射程是________cm.

(2)在以下的选项中，本次实验必须进行的测量是________．

A．水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离

B．A球与B球碰撞后，A、B两球落点位置到O点的距离

C．A、B两球的质量　　　

D．G点相对于水平槽面的高度

(3)若本实验中测量出未放B球时A球落点位置到O点的距离为xA，碰撞后A、B两球落点位置到O点的距离分别为xA′、xB′，A、B两球的质量分别为mA、mB，已知A、B两球半径均为r，则通过式子_________即可验证A、B两球碰撞中的不变量。

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某同学设计如图 (甲)所示的装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置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，再把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．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图 (乙)所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．

(1)碰撞后B球的水平射程是________cm.

(2)在以下的选项中，本次实验必须进行的测量是________．

A．水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离

B．A球与B球碰撞后，A、B两球落点位置到O点的距离

C．A、B两球的质量　　　

D．G点相对于水平槽面的高度

(3)若本实验中测量出未放B球时A球落点位置到O点的距离为xA，碰撞后A、B两球落点位置到O点的距离分别为xA′、xB′，A、B两球的质量分别为mA、mB，已知A、B两球半径均为r，则通过式子_________即可验证A、B两球碰撞中的不变量。

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某实验小组在进行“探究碰撞中的不变量”的实验入射小球与被碰小球半径相同.

（1）实验装置如图甲所示先不放B小球，使A小球从斜槽上某一固定点C（图中未画出）由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹，再把B小球静置于水平槽前端边缘处，让A小球仍从C处由静止滚下，A小球和B小球碰撞后分别落在记录纸上留下各自落点的痕迹.如图乙所示，记录纸上的O点是重锤所指的位置，M、P、N分别为落点的痕迹.未放B小球时，A小球落地点是记录纸上的________点.

甲　　　　　　　　　　　　　　　　　　 乙

（2）实验中可以将表达式转化为来进行验证，其中、、为小球做平抛运动的水平位移，可以进行这种转化的依据是________.（请你选择一个最合适的答案）

A.小球飞出后的加速度相同

B.小球飞出后，水平方向的速度相同

C.小球在空中水平方向都做匀速直线运动，水平位移与时间成正比

D.小球在空中水平方向都做匀速直线运动，又因为从同高度平抛运动时间相同所以水平位移与初速度成正比。

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在“探究单摆摆长与周期关系”的实验中，某同学的主要操作步骤如下：

A．取一根符合实验要求的摆线，下端系一金属小球，上端固定在O点；

B．在小球静止悬挂时测量出O点到小球球心的距离l；

C．拉动小球使细线偏离竖直方向一个不大的角度（约为5°），然后由静止释放小球；

D．用秒表记录小球完成n次全振动所用的时间t．

（1）用所测物理量的符号表示重力加速度的测量值，其表达式为g= _____________________；

（2）若测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是______________。（选填下列选项前的序号）

A、测量摆长时，把摆线的长度当成了摆长

B、摆线上端未牢固地固定于O点，振动中出现松动，使摆线越摆越长

C、测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间t记为了n次全振动的时间，并由计算式T=t/n求得周期

D、摆球的质量过大

（3）在与其他同学交流实验方案并纠正了错误后，为了减小实验误差，他决定用图象法处理数据，并通过改变摆长，测得了多组摆长l和对应的周期T，并用这些数据作出T2-l图象如图甲所示。若图线的斜率为k，则重力加速度的测量值g=__________________。

（4）这位同学查阅资料得知，单摆在最大摆角θ较大时周期公式可近似表述

为了用图象法验证单摆周期T和最大摆角θ的关系，他测出摆长为l的同一单摆在不同最大摆角θ时的周期T，并根据实验数据描绘出如图乙所示的图线。根据周期公式可知，

若图乙中的纵轴表示的是 则图线延长后与横轴交点的横坐标为____________________。

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在“探究单摆摆长与周期关系”的实验中，某同学的主要操作步骤如下：

A．取一根符合实验要求的摆线，下端系一金属小球，上端固定在O点；

B．在小球静止悬挂时测量出O点到小球球心的距离l；

C．拉动小球使细线偏离竖直方向一个不大的角度（约为5°），然后由静止释放小球；

D．用秒表记录小球完成n次全振动所用的时间t．

（1）用所测物理量的符号表示重力加速度的测量值，其表达式为g=　　　　　　 ；

（2）若测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是　　 （选填下列选项前的序号）

A、测量摆长时，把摆线的长度当成了摆长

B、摆线上端未牢固地固定于O点，振动中出现松动，使摆线越摆越长

C、测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间t记为了n次全振动的时间，并由计算式T=t/n求得周期

D、摆球的质量过大

（3）在与其他同学交流实验方案并纠正了错误后，为了减小实验误差，他决定用图象法处理数据，并通过改变摆长，测得了多组摆长l和对应的周期T，并用这些数据作出T2-l图象如图甲所示。若图线的斜率为k，则重力加速度的测量值g=　　　　　 。

（4）这位同学查阅资料得知，单摆在最大摆角θ较大时周期公式可近似表述为。为了用图象法验证单摆周期T和最大摆角θ的关系，他测出摆长为l的同一单摆在不同最大摆角θ时的周期T，并根据实验数据描绘出如图乙所示的图线。根据周期公式可知，图乙中的纵轴表示的是　　　　　　　　 ，图线延长后与横轴交点的横坐标为　　　　　　 。

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