某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水…——2024 高考物理第 9 题答案解析

2024_新课标卷 (2024·物理)

2024 全国 第 9 题 填空题 区分题
2024_新课标卷 (2024·物理)

9.某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上,轨道末段水平,右侧端点在水平木板上的垂直投影为 $O$ ,木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球 $a$ 从斜槽轨道上 $Q$ 处由静止释放,$a$ 从轨道右端水平飞出后落在木板上;重复多次,测出落点的平均位置 $P$ 与 $O$ 点的距离 $x$ ,将与 $a$半径相等的小球 $b$ 置于轨道右侧端点,再将小球 $a$ 从 $Q$ 处由静止释放,两球碰撞后均落在木板上;重复多次,分别测出 $a , b$ 两球落点的平均位置 $M , N$ 与 $O$ 点的距离 $x_{M} , x_{N}$ 。

完成下列填空:

(1)记 $a , b$ 两球的质量分别为 $m_{a} , m_{b}$ ,实验中须满足条件 $m_{a}$ $\_\_\_\_$$m_{b}$(填">"或"<");
(2)如果测得的 $x_{P} , x_{M} , x_{N} , m_{a}$ 和 $m_{b}$ 在实验误差范围内满足关系式 $\_\_\_\_$,则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律。实验中,用小球落点与 $O$ 点的距离来代替小球水平飞出时的速度,依据是 $\_\_\_\_$。

参考答案(1) >; (2) ①.$m_{a} x_{P}=m_{a} x_{M}+m_{b} x_{N}$②.小球离开斜槽末端后做平抛运动,坚直方向高度相同故下落时间相同,水平方向匀速运动直线运动,小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比

完整解析 · 逐步详解

【答案】(1)>(2)①.$m_{a} x_{P}=m_{a} x_{M}+m_{b} x_{N}$②.小球离开斜槽末端后做平抛运动,坚直方向高度相同故下落时间相同,水平方向匀速运动直线运动,小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比。

【解析】
【小问1详解】
为了保证小球碰撞为对心正碰,且碰后不反弹,要求 $m_{a}>m_{b}$ ;
【小问 2 详解】
[1]两球离开斜槽后做平抛运动,由于抛出点的高度相等,它们做平抛运动的时间 $t$ 相等,碰撞前 $a$ 球的速度大小

$$ v_{0}=\frac{x_{P}}{t} $$

碰撞后 $a$ 的速度大小

$$ v_{a}=\frac{x_{M}}{t} $$

碰撞后 $b$ 球的速度大小

$$ v_{b}=\frac{x_{N}}{t} $$

如果碰撞过程系统动量守恒,则碰撞前后系统动量相等,则

$$ m_{a} v_{0}=m_{a} v_{a}+m_{b} v_{b} $$

整理得

$$ m_{a} x_{P}=m_{a} x_{M}+m_{b} x_{N} $$

[2]小球离开斜槽末端后做平抛运动,坚直方向高度相同故下落时间相同,水平方向匀速运动直线运动,小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比。

后面还有完整推导
免费注册即可看完这道题的全部步骤,并解锁同考点的易错点归纳。
免费注册看完整解析
✅ 来源:2024年 · 全国 · 2024_新课标卷 (2024·物理) · 第 9 题 · 本题已通过人工审核与系统自动校验

同类专题与考点

返回上层

物理全部真题2024年物理真题全国物理真题查看原卷:2024_新课标卷 (2024·物理)