在研究碰撞中的动量守恒实验中，让质量为m1的小球从圆弧轨道上沿轨道向下运动，去碰原来静止在小支柱上的质量为m2的小球．①选用小球时，应满足[]A．m1=m

题文

（1）在研究碰撞中的动量守恒实验中，让质量为m₁的小球从圆弧轨道上沿轨道向下运动，去碰原来静止在小支柱上的质量为m₂的小球．
①选用小球时，应满足[]
A．m₁=m₂ B．m₁＞m₂
C．m₁＜m₂ D．m₁＜＜m₂
②实验要求[]
A．圆弧轨道必须是光滑的
B．轨道末端的切线是水平的
C．m₁与m₂的球心在碰撞的瞬间在同一高度
D．m₁每次都从同一高度释放（无初速）
③必须测量[]
A．小球质量m₁和m₂
B．小球半径r₁和r₂
C．桌面到地面的高度h
D．小球m₁的起始高度
E．小球的飞行时间
F．小球m₁未碰撞时飞出的水平距离
G．小球m₁和m₂碰撞后两球飞出的水平距离



（2）（10分）有一个额定电压为2.8V，功率约为0.8W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线，有下列器材供选用：
A．电压表（0～3V，内阻6kΩ）
B．电压表（0～15V，内阻30kΩ）
C．电流表（0～3A，内阻0.1Ω）
D．电流表（0～0.6A，内阻0.5Ω）
E．滑动变阻器（10Ω，2A）
F．滑动变阻器（200Ω，0.5A）
G．蓄电池（电动势6V，内阻不计）
①用如图所示的电路进行测量，电压表应选用______，电流表应选用______滑动变阻器应选用______．（用序号字母表示）
②通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图所示．由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为______Ω．
③若将此灯泡与电动势6V、内阻不计的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为______Ω的电阻．

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂
在碰撞过程中动能守恒，故有12m₁v₀²=12m₁v₁²+12m₂v₂²
解得v₁=m1-m2m1+m2v0
要碰后入射小球的速度v₁＞0，即m₁-m₂＞0，
故选B
②为了保证小球做平抛运动，必须使斜槽的末端切线水平且m₁与m₂的球心在碰撞的瞬间在同一高度．为了保证每次小球运动的情况相同，故应该让入射小球a每次从同一位置滚下．所以BCD正确，圆弧轨道不需要是光滑，故A错误．
故选BCD
③由于高度相等，则平抛的时间相等，水平位移与初速度成正比，把平抛的时间作为时间单位，小球的水平位移可替代平抛运动的初速度．将需要验证的关系速度用水平位移替代，要验证动量守恒还需要测量两个小球质量．所以需要测量的是ABFG．
（2）①因灯泡的额定电压为2.8V，为保证安全选用的电压表量程应稍大于2.8V，但不能大太多，量程太大则示数不准确；故只能选用A电压表；
由P=UI得，灯泡的额定电流I=PU=0.82.8A=0.286A，故电流表应选择0～0.6A的量程，故选D；
变阻器用分压接法，应选小阻值的E．
②根据U-I图象读出电压为2.8V时的电流为0.28A，所以R=UI=2.80.28=10Ω；
③电阻两端的电压U=6-2.8V=3.2V，电流为0.28A，所以R=UI=3.20.28=11.4Ω；
故答案为：（1）①B       ②BCD    ③ABFG；
（2）①A，D，E；②10．③11.4

解析

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考点

据考高分专家说，试题“（1）在研究碰撞中的动量守恒实验中，让质.....”主要考查你对 [实验：验证动量守恒定律 ]考点的理解。

实验：验证动量守恒定律

实验目的：
研究在弹性碰撞的过程中，相互作用的物体系统动量守恒。
实验原理：
一个质量较大的小球从斜槽滚下来，跟放在斜槽前边小支柱上另一质量较小的球发生碰撞后两小球都做平抛运动。由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等，这样如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此，只要分别测出两小球的质量m₁、m₂，和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s₁，以及入射小球与被碰小球碰撞后在空中飞出的水平距离s₁'和s₂'，若m₁s₁在实验误差允许范围内与m₁s₁'+m₂s₂'相等，就验证了两小球碰撞前后总动量守恒。
实验器材：
碰撞实验器（斜槽、重锤线），两个半径相等而质量不等的小球；白纸；复写纸；天平和砝码；刻度尺，游标卡尺（选用），圆规。
实验步骤：
1、用天平测出两个小球的质量m₁、m₂。
2、安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，并使斜槽末端点的切线水平。
3、在水平地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。
4、在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m₁碰前的位置。
5、先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处由静止开始滚下，重复10次，用圆规作尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射球不碰时的落地点的平均位置P。
6、把被碰球放在小支柱上，调节装置使两小球相碰时处于同一水平高度，确保入射球运动到轨道出口端时恰好与靶球接触而发生正碰。
7、再让入射小球从同一高度处由静止开始滚下，使两球发生正碰，重复10次，仿步骤（5）求出入射小球的落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。
8、过O、N作一直线，取OO'=2r（可用游标卡尺测出一个小球的直径，也可用刻度尺测出紧靠在一起的两小球球心间的距离），O'就是被碰小球碰撞时的球心竖直投影位置。


9、用刻度尺量出线段OM、OP、O'N的长度。
10、分别算出m₁·与m₁·+m₂·的值，看m₁·与m₁·+m₂·
9、用刻度尺量出线段OM、OP、O'N的长度。
10、分别算出m₁·与m₁·+m₂·的值，看m₁·与m₁·+m₂·
在实验误差允许的范围内是否相等。
注意事项：
1、应使入射小球的质量大于被碰小球的质量。
2、要调节好实验装置，使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平，小支柱与槽口间距离使其等于小球直径，而且两球相碰时处在同一高度，碰撞后的速度方向在同一直线上。
3、每次入射小球从槽上相同位置由静止滚下，可在斜槽上适当高度处固定一档板，使小球靠着挡板，然后释放小球。
4、白纸铺好后不能移动。