實驗小組的同學用如圖所示的裝置來探究碰撞過程中的能量傳遞規(guī)律。圖中ABC為固定在豎直平面內(nèi)的軌道，AB段為傾角為θ的粗糙斜面，BC段為光滑水平面，AB段與BC段之間有一小段圓弧平滑連接。質(zhì)量為m1的小物塊從斜面的最高點A由靜止開始沿軌道下滑，A點距水平面的高度為h,m1與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ。質(zhì)量分別為m2、m3……mn-1、mn的n-1個小物塊在水平軌道上沿直線靜止相間排列，m1滑到水平軌道上與m2發(fā)生碰撞，從而引起各物塊的依次碰撞，碰撞前后各物塊的運動方向處于同一水平線上。已知各物塊間碰撞無機械能損失，且各物塊之間不發(fā)生第二次碰撞。
（1）求m1與m2碰撞后，小物塊m2的速度大小v2；
（2）若定義第n個小物塊經(jīng)過依次碰撞后獲得的動能Ekn與第1個小物塊的初動能Ek0之比為第1個小物塊對第n個小物塊的動能傳遞系數(shù)k1n，求k1n；
（3）若m3=m4=…mn-1=mn=m14，求m2為何值時，第n個小物塊獲得的速度最大？并求出此時第n個小物塊的最大速度vnm。
m
1
4
【考點】驗證動量守恒定律．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：137引用：2難度：0.3
相似題
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1．某物理興趣小組利用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律．并進行如下的實驗操作：組裝好實驗器材，將小球1由圖中的擋板處靜止釋放，記錄小球1在豎直擋板上的撞擊點；將直徑相等的小球2放在導軌的末端（小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量），記錄在豎直擋板上的水平投影點O；然后將小球1由擋板處靜止釋放，記錄小球1、小球2在豎直擋板上的撞擊點．回答下列問題：
（1）小球1與小球2相碰后，兩球撞在豎直擋板上得到痕跡，其中小球1碰后撞在木板上的 （填“a”“b”或“c”）點．
（2）為了完成實驗的驗證，需要測量的物理量有 ．（填字母）
A．小球的直徑d
B．小球1、小球2的質(zhì)量m1、m2
C．軌道末端與豎直擋板之間的距離x
D．依次測量出圖中a、b、c三點到O點的距離h1、h2、h3
（3）若兩球碰撞過程動量守恒，則關系式 成立．（用需要測量的物理量的符號表示）發(fā)布：2024/12/29 20:0:1組卷：122引用：3難度：0.4 -
2．如圖1所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系：
先安裝好實驗裝置，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙，記下重垂線所指的位置O。
接下來的實驗步驟如下：
步驟1：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，并落在地面上。重復多次，用盡可能小的圓，把小球的所有落點圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置；
步驟2：把小球2放在斜槽前端邊緣位置B，讓小球1從A點由靜止?jié)L下，使它們碰撞。重復多次，并使用與步驟1同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置；
步驟3：用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置M、P、N離O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度。
（1）對于上述實驗操作，下列說法正確的是
A．應使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下
B．斜槽軌道必須光滑
C．斜槽軌道末端必須水平
D．小球1質(zhì)量應大于小球2的質(zhì)量
（2）上述實驗除需測量線段OM、OP、ON的長度外，還需要測量的物理量有 。
A．A、B兩點間的高度差h1
B．B點離地面的高度h2
C．小球1和小球2的質(zhì)量m1、m2
D．小球1和小球2的半徑r
（3）當所測物理量滿足表達式 （用所測物理量的字母表示）時，即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律。如果還滿足表達式 （用所測物理量的字母表示）時，即說明兩球碰撞時無機械能損失。
（4）完成上述實驗后，某實驗小組對上述裝置進行了改造，如圖2所示。在水平槽末端與水平地面間放置了一個斜面，斜面的頂點與水平槽等高且無縫連接。使小球1仍從斜槽上A點由靜止?jié)L下，重復實驗步驟1和2的操作，得到兩球落在斜面上的平均落點M′、P′、N′．用刻度尺測量斜面頂點到M′、P′、N′三點的距離分別為l1、l2、l3．則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為 （用所測物理量的字母表示）。發(fā)布：2024/12/29 19:30:1組卷：344引用：32難度：0.3 -
3．如圖甲所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。
①實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通過僅測量 （填選項前的符號）間接地解決這個問題。
A.小球開始釋放的高度h
B.小球拋出點距地面的高度H
C.小球平拋運動的水平射程
②圖乙中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋水平射程。然后，把被碰小球m2靜置于水平軌道末端，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復。接下來要完成的必要步驟是 。（填選項前的符號）OP
A.用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2
B.測量小球m1開始釋放的高度h
C.測量拋出點距地面的高度H
D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N
E.測量兩小球相碰后平拋水平射程、OMON
③本實驗中只要關系式 成立，即說明兩球碰撞過程中動量守恒（請在m1、m2、h、H、、OP、OM中選取合適的字母表示）。ON發(fā)布：2024/12/29 20:0:1組卷：107引用：2難度：0.5