如图甲所示,让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。…——2024 高考物理第 18 题答案解析

2024_北京卷 (物理)

2024 北京 第 18 题 解答题 区分题
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18. 如图甲所示,让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。

(1)关于本实验,下列做法正确的是_____(填选项前的字母)。
A. 实验前,调节装置,使斜槽末端水平
B. 选用两个半径不同的小球进行实验
C. 用质量大的小球碰撞质量小的小球
(2)图甲中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影,首先,将质量为 m1 的小球从斜槽上的 S 位置由静止
释放,小球落到复写纸上,重复多次。然后,把质量为 m2 的被碰小球置于斜槽末端,再将质量为 m1 的小
球从 S 位置由静止释放,两球相碰,重复多次。分别确定平均落点,记为 M、N 和 P(P 为 m1 单独滑落时
的平均落点)。

a.图乙为实验的落点记录,简要说明如何确定平均落点_____;
b.分别测出 O 点到平均落点的距离,记为OP、OM 和 ON。在误差允许范围内,若关系式_____成立,即
可验证碰撞前后动量守恒。
(3)受上述实验的启发,某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示,用两根不可
伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的 O 点和 O′点,两点间距等于小球的
直径。将质量较小的小球 1 向左拉起至 A 点由静止释放,在最低点 B 与静止于 C 点的小球 2 发生正碰。碰
后小球 1 向左反弹至最高点 A′,小球 2 向右摆动至最高点 D。测得小球 1,2 的质量分别为 m 和 M,弦长
$AB = l1$、A′$B = l2$、$CD = l3$。

推导说明,m、M、l1、l2、l3 满足_____关系即可验证碰撞前后动量守恒。

参考答案

(1) AC; (2) 用圆规画圆,尽可能用最小的圆把各个落点圈住,这个圆的圆心位置代表平均落点; (3) $ml1 =$ −ml2+Ml3

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