某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。在离地面高度为 h 的光滑水平...

某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。在离地面高度为 h 的光滑水平桌面上，放置两个小球 a 和 b。其中，b 与轻弹簧紧挨着但不栓接，弹簧左侧固定，自由长度时离桌面右边缘足够远，起初弹簧被压缩一定长度并锁定。a 放置于桌面边缘，球心在地面上的投影点为 O 点。实验时，先将 a 球移开，弹簧解除锁定，b 沿桌面运动后水平飞出。再将 a 放置于桌面边缘，弹簧重新锁定。解除锁定后，b 球与 a 球发生碰撞后，均向前水平飞出。重复实验 10 次。实验中，小球落点记为 A、B、C。

(1)若 a 球质量为 ma，半径为 ra；b 球质量为 mb，半径为 rb。b 球与 a 球发生碰撞后，均向前水平飞出，则 ______ 。

A．ma<mb，ra=rb B．ma<mb，ra<rb C．ma>mb，ra=rb D．ma>mb，ra>rb

(2)为了验证动量守恒，本实验中必须测量的物理量有____。

A．小球 a 的质量 ma 和小球 b 的质量 mb

B．小球飞出的水平距离 xOA、xOB、xOC

C．桌面离地面的高度 h

D．小球飞行的时间

(3)关于本实验的实验操作，下列说法中不正确的是______。

A．重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同

B．重复操作时发现小球的落点并不完全重合，说明实验操作中出现了错误

C．用半径尽量小的圆把10 个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置

D．仅调节桌面的高度，桌面越高，线段 OB 的长度越长

(4)在实验误差允许的范围内，当所测物理量满足表达式：__________，即说明碰撞过程遵循动量守恒。（用题中已测量的物理量表示）

(5)该同学还想探究弹簧锁定时具有的弹性势能，他测量了桌面离地面的高度h，该地的重力加速度为g，则弹簧锁定时具有的弹性势能 Ep 为 _______。（用题中已测量的物理量表示）

A AB B mb•OB=mb•OA+ma•OC 【解析】 (1)[1] 为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即：应该使mb大于ma (2)[2] 要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平抛运动，速度可以用水平位移代替，所以需要测量的量为：小球a、b的质量ma、mb，记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC，故AB符合题意； (3)[3] A.重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同，可以保证b能够获得相等的速度，故A项与题意不相符； B. 重复操作时发现小球的落点并不完全重合，不是实验操作中出现了错误；可以用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置，故B项与题意相符； C. 用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置，故C项与题意不相符； D. 仅调节桌面的高度，桌面越高，则小球飞行的时间越长，则线段OB的长度越长，故D项与题意不相符； (4)[4] 小球离开轨道后做平抛运动，小球抛出点的高度相同，小球在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则 mbv0=mbv1+mav2 两边同时乘以时间t，得： mbv0t=mbv1t+mav2t 则 mb•OB=mb•OA+ma•OC (5)[5] 桌面离地面的高度h，该地的重力加速度为g，小球b飞行的时间 b的初速度弹簧锁定时具有的弹性势能Ep转化为小球b的动能，所以弹簧锁定时具有的弹性势能Ep为

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考点分析：

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（1）用图1所示装置做“探究功与速度变化的关系”实验时，除了图中已给出的实验器材外，还需要的测量工具有_________（填字母）；

A．秒表 B．天平 C．刻度尺 D．弹簧测力计

（2）用图2所示装置做“验证机械能守恒定律”实验时，释放重物前有以下操作，其中正确的是_____（填字母）；

A．将打点计时器的两个限位孔调节到同一竖直线上

B．手提纸带任意位置

C．使重物靠近打点计时器

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如图所示，ABCD是固定在地面上、由同种金属细杆制成的正方形框架，框架任意两条边的连接处平滑，A、B、C、D四点在同一竖直面内，BC、CD边与水平面的夹角分别为α、β(α>β)，让套在金属杆上的小环从A点无初速释放．若小环从A经B滑到C点，摩擦力对小环做功为W1，重力的冲量为I1；若小环从A经D滑到C点，摩擦力对小环做功为W2，重力的冲量为I2．则