高中物理电荷守恒定律实验题

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，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记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，并落在地面上．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；
步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，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；
步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段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．斜槽轨道末端必须水平
D．小球1质量应大于小球2的质量
② 上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有________．
A．A、B两点间的高度差h₁
B．B点离地面的高度h₂
C．小球1和小球2的质量m₁、m₂
D．小球1和小球2的半径r
③当所测物理量满足表达式______________(用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______________(用所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞时无机械能损失．
④完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图所示．在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接．使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′.用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l₁、l₂、l₃.则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为____________(用所测物理量的字母表示)．

在如图所示的光滑水平面上，小明站在静止的小车上用力向右推静止的木箱，木箱离开手以5m/s的速度向右匀速运动，运动一段时间后与竖直墙壁发生弹性碰撞，反弹回来后被小明接住．已知木箱的质量为30kg，人与车的质量为50kg．求：
①推出木箱后小明和小车一起运动的速度大小；
②小明接住木箱后三者一起运动，在接木箱过程中系统损失的能量．

气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接（如图甲所示），绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz，由图可知：

（1）A、B离开弹簧后，应该做________运动，已知滑块A、B的质量分别为200 g、300 g，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是__________________。
（2）若不计此失误，分开后，A的动量大小为________ kg·m/s，B的动量的大小为________ kg·m/s，本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是:_______________________________________。

如图为实验室常用的气垫导轨验证动量守恒的装置．两带有等宽遮光条的滑块A和B，质量分别为m_A、m_B，在A、B间用细线水平压住一轻弹簧，将其置于气垫导轨上，调节导轨使其能实现自由静止，这是表明，烧断细线，滑块A、B被弹簧弹开，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为t_A和t_B，若有关
系式，则说明该实验动量守恒．

某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动．他设计的具体装置如图所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．

①若已得到打点纸带如图甲所示，并将测得各计数点间距标在图上，A为运动起始的第一点，若要计算小车A的碰前速度以v_A及计算A和B碰后的共同速度v_共，应分别选择纸带的哪一段？（“AB”、“BC”、“CD”或“DE”）
②若已测得小车A的质量 m₁=0.40kg，小车B的质量m₂=0.20kg，那么碰前两小车的总动量为多少？碰后两小车的总动量为多少？

某同学用如图甲所示装置，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在记录纸上的竖直投影点，B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且在G、R、O所在的平面内，米尺的零点与O点对齐．

（1）碰撞后B球的水平射程应取为________cm.
（2）在以下选项中，本次实验必须进行的测量是________．
A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
B．测量A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离
C．测量A球与B球的质量
D．测量G点相对于水平槽面的高度
（3）某同学用一把有50个小等分刻度的游标卡尺测量小球的直径，由于遮挡，只能看见游标尺的后半部分，如图所示，小球的直径D＝________mm.

（4）常用的测量仪器还有螺旋测微器，若某次测量示数如图，则待测长度为________mm.

某同学用如图所示装置验证动量守恒定律，用轻质细线将小球1悬挂于O点，使小球1的球心到悬点O的距离为L，被碰小球2放在光滑的水平桌面上．将小球1从右方的A点（OA与竖直方向的夹角为α）由静止释放，摆到最低点时恰与小球2发生正碰，碰撞后，小球1继续向左运动到C位置（OC与竖直方向夹角为θ），小球2落到水平地面上，落点D到桌面边缘水平距离为s，已知重力加速度为g．

某同学用如图所示的（a）图装置来探究碰撞中的守恒量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，（b）图是多次实验中某球落到位于水平地面记录纸上得到10个落点痕迹，有关该实验的一些说法，不正确的有

A．入射球和被碰球必须是弹性好的，且要求两球的质量相等，大小相同

B．被碰球静止放在槽口，入射球必须每次从轨道的同一位置由静止释放

C．小球碰撞前后的速度不易测量，所以通过测小球“平抛运动的射程”间接地解决

D．图（b）可测出碰撞后某球的水平射程为64.7cm（或取64.2cm — 65.2cm之间某值）

“探究碰撞中的不变量”的实验中：
(1)入射小球m₁＝15g，原静止的被碰小球m₂＝10g，由实验测得它们在碰撞前后的x－t图象如图，可知入射小球碰撞后的m₁v′₁是_____ kg·m/s，入射小球碰撞前的m₁v₁是_____ kg·m/s，被碰撞后的m₂v′₂是kg·m/s。由此得出结论。

(2)实验装置如图所示，本实验中，实验必须要求的条件是

A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端点的切线是水平的
C.入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放
D.入射球与被碰球满足m_a>m_b，r_a＝r_b
(3)图中M、P、N分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是
A．m_a·ON＝m_a·OP＋m_b·OM B．m_a·OP＝m_a·ON＋m_b·OM
C．m_a·OP＝m_a·OM＋m_b·ON D．m_a·OM＝m_a·OP＋m_b·ON

如图所示，物块A的质量为、物块B的质量为，开始都静止在光滑水平面上，现用大小均为F=5N的两个力分别作A和B上，使A、B沿一条直线相向运动，物块A上的力作用时间为，物块B上的力作用时问为，先后撤去这两个力后两物块发生对心正碰。如果碰撞后两个物块粘合为一体，求其运动的速度。

如图所示装置来验证动量守恒定律,质量为m_A的钢球A用细线悬挂于O点,质量为m_B的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上,O点到A球球心的距离为L,使悬线在A球释放前伸直,且线与竖直线夹角为α,A球释放后摆到最低点时恰与B球正碰,碰撞后,A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角β处,B球落到地面上,地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D,保持α角度不变,多次重复上述实验,白纸上记录到多个B球的落点.

（1）图中s应是B球初始位置到的水平距离.
（2）为了验证两球碰撞过程动量守恒,应测得的物理量有:.
（3）用测得的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量:
p_A=,p_A′=,p_B=,p_B′=.

气垫导轨是常用的一种实验仪器。它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。现用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图

（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：
a．用天平分别测出滑块A、B的质量m_A、m_B。
b．调整气垫导轨，使导轨处于水平。
c．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上。
d．用刻度尺测出A的左端至C板的距离L₁。
e．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作。当A、B滑块
分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t₁和t₂。
①实验中还应测量的物理量是_________ ___________。
②利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是____ ________________。
③被压缩弹簧的弹性势能的表达式为 。

某同学用如图所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。

（1）实验中必须要求的条件是（　　　）
A．斜槽轨道尽量光滑以减少误差
B．斜槽轨道末端的切线必须水平
C．入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同
D．入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下
（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量（）（填选项号）
A．水平槽上未放B球时，测量A球落点P到O点的距离
B．A球与B球碰撞后，测量A球落点M到O点的距离
C．A球与B球碰撞后，测量B球落点N到O点的距离
D．测量A球或B球的直径
E．测量A球和B球的质量（或两球质量之比）
F．测量释放点G相对于水平槽面的高度
G．测量水平槽面离地的高度
（3）某次实验中得出的落点情况如下图所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量m₁和被碰小球质量m₂之比为____________。

某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动。然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图所示。在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。

(1)若已得到打点纸带如图所示，并将测得的各计数点间距离标在图上，A点是运动起始的第一点，则应选段来计算A的碰前速度，应选段来计算A和B碰后的共同速度(以上两格填“AB’’或“BC"或“CD"或"DE”)。

(2)已测得小车A的质量m₁=0．40kg，小车B的质量m₂=0．20kg，由以上测量结果可得：碰前m_Av++m_Bv。=kg·m／s；碰后m_Av_A^，+m_Bv_B^，=kg·m／s。并比较碰撞前后两个小车质量与速度的乘积之和是否相等。

如图1－10，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．

(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题．
A小球开始释放高度h
B小球抛出点距地面的高度H
C小球做平抛运动的射程
(2) 图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m₁多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球m₂静置于轨道的水平部分，再将入射球m₁从斜轨上S位置静止释放，与小球m₂相碰，并多次重复．接下来要完成的必要步骤是________．(填选项前的符号)

A．用天平测量两个小球的质量m1、m2

B．测量小球m1开始释放高度h

C．测量抛出点距地面的高度H

D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N

E．测量平抛射程OM，ON
(3)
若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_____（用第(2)小题中测量的量表示）；
若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为____ ____（用第(2)小题中测量的量表示）．