【物理选修３－５】（１５分）（１）（６分）用两个大小相同的小球在光滑水平面上的正碰来“探究...

【物理选修３－５】（１５分）

（１）（６分）用两个大小相同的小球在光滑水平面上的正碰来“探究碰撞中的不变量”实验，入射小球ｍ１＝１５ｇ，原来静止的被碰小球ｍ２ ＝１０ｇ，由实验测得它们在碰撞前后的ｘ－ｔ图象如图所示，则碰撞前系统总动量ｐ＝　　　　　　 ，撞后系统的总动量ｐ′＝　　　　　　 ，假设碰撞作用时间Δｔ＝０.０１ｓ，则碰撞时两球间的平均作用力为　　 Ｎ。

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（4分）用两个大小相同的小球在光滑水平上的正碰来“探究碰撞中的不变量”实验，入射小球m₁ = 15g，原来静止的被碰小球m₂ = 10g，由实验测得它们在碰撞前后的x – t 图象如图所示。

① 求碰撞前、后系统的总动量p和p′；

② 通过计算得到的实验结论是什么。

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小明做“探究碰撞中的不变量”实验的装置如图1所示，悬挂在O点的单摆由长为l的细线和直径为d的小球A组成，小球A与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球B发生对心碰撞，碰后小球A继续摆动，小球B做平抛运动。

（1）小明用游标卡尺测小球A直径如图2所示，则d=_______mm。又测得了小球A质量m1，细线长度l，碰撞前小球A拉起的角度α和碰撞后小球B做平抛运动的水平位移x、竖直下落高度h。为完成实验，还需要测量的物理量有：______________________。

（2）若A、B两球碰后粘在一起形成新单摆，其周期_________（选填“小于”、“等于”或“大于”）粘合前单摆的周期（摆角小于5°）。

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在绝缘的光滑水平面上有两个同样的金属小球相距L，分别带有异号电荷。现给两个小球大小相同、方向相反的初速度，此后两小球发生弹性碰撞并有电荷的充分转移，当两小球再次相距L时

A. 两小球间电场力的大小一定比开始时大

B. 两小球速度的大小一定比初速度大

C. 两小球速度是否比初速度大取决于带电量情况

D. 两小球的速度一定大小相等、方向相反

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如图所示，两个宽度相同但长度不同的台球框固定在水平面上，从两个框的长边上不同位置同时以相同的速度分别射出相同小球A和B，A距离左边框较远。设球与框边碰撞前后速度的大小不变，碰撞时间不计，方向与边框的夹角相同，忽略摩擦阻力。则两球第一次回到最初出发的长边的先后顺序是

A．A球先回到出发长边

B．B球先回到出发长边

C．两球同时回到出发长边

D．因两框长度不知，故无法确定哪一个球先回到出发框边

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如图所示，两个宽度相同但长度不同的台球框固定在水平面上，从两个框的长边上不同位置同时以相同的速度分别射出相同小球A和B，A距离左边框较远。设球与框边碰撞前后速度的大小不变，碰撞时间不计，方向与边框的夹角相同，忽略摩擦阻力。则两球第一次回到最初出发的长边的先后顺序是

A．A球先回到出发长边

B．B球先回到出发长边

C．两球同时回到出发长边

D．因两框长度不知，故无法确定哪一个球先回到出发框边

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如图所示，用碰撞实验器可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，在水平面上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，在白纸上记录下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下：

步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在水平面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置P点；

步骤2：把小球2放在斜槽末端B点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置M、N点；

步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N到O点的距离，即OM、OP、ON的长度。

（1）对于上述实验操作，下列说法正确的是______。

A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下

B.斜槽轨道必须光滑

C.小球1的质量应大于小球2的质量

（2）上述实验除需测量OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有______。

A.B点距地面的高度h

B.小球1和小球2的质量、

C.小球1和小球2的半径r

（3）当所测物理量满足表达式_______用实验所测物理量的字母表示时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。如果还满足表达式_____用实验所测量物理量的字母表示时，即说明两球碰撞时无机械能损失。

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