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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
选修3-5第十六章 动量守恒定律-B卷提高篇（原卷版）
（时间：90分钟，满分：100分）
第I卷 选择题
一、单项选择题 (每题3分，8小题，共24分)
1.两个物体质量分别为m1和m2，它们与水平面间的动摩擦因数分别为μ1和μ2，开始时弹簧被两个物体压缩后用细线拉紧，如图所示，当烧断细线时，被压缩的弹簧弹开的两物体可以脱离弹簧，则( )
A．由于有摩擦力，所以系统动量一定不守恒
B．当＝时，弹开过程中系统动量守恒
C．m1和m2在刚脱离弹簧时的速度最大
D．在刚烧断细线的瞬间，m1和m2的加速度一定最大
2. 如图所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以速度v抽出纸条后,铁块掉到地面上的P点,若以2v速度抽出纸条,则铁块落地点( )
A.仍在P点
B.在P点左侧
C.在P点右侧不远处
D.在P点右侧原水平位移的两倍处
3.人的质量m＝60kg，船的质量M＝240kg，若船用缆绳固定，船离岸1.5m时，人可以跃上岸。若撤去缆绳，如图所示，人要安全跃上岸，船离岸至多为(不计水的阻力，两次人消耗的能量相等)( )
A．1.5m B．1.2m
C.1.34m D．1.1m
4．如图所示，两个小球A、B在光滑水平地面上相向运动，它们的质量分别为mA＝4 kg，mB＝2 kg，速度分别是vA＝3 m/s(设为正方向)，vB＝－3 m/s。则它们发生正碰后，速度的可能值分别为( )
A．vA′＝1 m/s，vB′＝1 m/s
B．vA′＝4 m/s，vB′＝－5 m/s
C．vA′＝2 m/s，vB′＝－1 m/s
D．vA′＝－1 m/s，vB′＝－5 m/s
5．如图甲所示，物体A、B用轻绳相连，挂在轻弹簧下静止不动，A的质量为m，B的质量为M.当连接A、B的绳突然断开后，物体A上升经过某一位置时速度大小为v，这时物体B下落的速度大小为u，如图乙所示．在这段时间里，弹簧的弹力对物体A的冲量为( )
A．mv B．mv－Mu
C．mv＋Mu D．mv＋mu
6．如图甲所示，在光滑水平面上的两个小球发生正碰。小球的质量分别为m1和m2。图乙为它们碰撞前后的x－t图象。已知m1＝0.1 kg，由此可以判断( )
①碰前m2静止，m1向右运动
②碰后m2和m1都向右运动
③由动量守恒可以算出m2＝0.3 kg
④碰撞过程中系统损失了0.4 J的机械能
以上判断正确的是( )
A．①③ B．①②③
C．①②④ D．③④
7．如图所示，质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车上AB部分是半径为R的四分之一光滑圆弧，BC部分是粗糙的水平面．今把质量为m的小物体从A点由静止释放，m与BC部分间的动摩擦因数为μ，最终小物体与小车相对静止于B、C之间的D点，则B、D间的距离x随各量变化的情况是( )
A．其他量不变，R越大x越大
B．其他量不变，μ越大x越大
C．其他量不变，m越大x越大
D．其他量不变，M越大x越大
8.光滑水平地面上，A、B两物体质量都为m，A以速度v向右运动，B原来静止，左端有一轻弹簧，如图所示，当A撞上轻弹簧，轻弹簧被压缩到最短时，下列说法不正确的是( )
A．A、B系统总动量仍然为mv
B．A的动量变为零
C．B的动量尚未达到最大值
D．A、B的速度相等
二、多项选择题（每题5分,共6小题，选不全得3分，有错误选项不得分，共30分）
9.如图所示，水平面上O点的正上方有一个静止物体P，炸成两块a、b水平飞出，分别落在A点和B点，且OA>OB。若爆炸时间极短，空气阻力不计，则( )
A．落地时a的速度大于b的速度
B．落地时a的速度小于b的速度
C．爆炸过程中a增加的动能大于b增加的动能
D．爆炸过程中a增加的动能小于b增加的动能
10．长方体滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成，将其放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v水平射向滑块，若射击下层，子弹刚好不射出，若射击上层，则子弹刚好能射进一半厚度，如图所示，上述两种情况相比较( )
A．子弹对滑块做功一样多
B．子弹对滑块做的功不一样多
C．系统产生的热量一样多
D．系统产生的热量不一样多
11．水平推力F1和F2分别作用在水平面上等质量的a、b两物体上，作用一段时间后撤去推力，物体将继续运动一段时间后停下，两物体v－t图像如图所示，图中AB∥CD，则( )
A．F1的冲量小于F2的冲量
B．F1的冲量等于F2的冲量
C．两物体受到的摩擦力大小相等
D．两物体受到的摩擦力大小不等
12.(2017·荆门期末)(多选)如图所示，光滑水平面上静止一个质量为M的木块，一颗质量为m的子弹以水平速度v0射入木块并留在木块之中．下列说法中正确的是( )
A．若M＝3m，则此过程中子弹的动能将损失95%
B．在子弹射入木块的过程中，子弹和木块受到的冲量一定相同
C．若在此过程中木块获得的动能为6 J，则该过程中产生的热量不可能为6 J
D．在子弹射入木块的过程中，子弹射入木块的深度一定大于木块的位移
13. 如图所示，在光滑的水平面上放着质量分别为m和2m的A、B两个物块，现用外力缓慢向左推B使弹簧压缩，此过程中推力做功为W，然后撤去外力，则( )
A．从开始到A离开墙面的过程中，墙对A的冲量为0
B．当A离开墙面时，B的动量大小为
C．A离开墙面后，A的最大速度为
D．A离开墙面后，弹簧的最大弹性势能为
14.(河北衡水中学2013～2014学年高二下学期期中)在光滑的水平桌面上有等大的质量分别为M＝0.6kg，m＝0.2kg的两个小球，中间夹着一个被压缩的具有Ep＝10.8J弹性势能的轻弹簧(弹簧与两球不相连)，原来处于静止状态。现突然释放弹簧，球m脱离弹簧后滑向与水平面相切、半径为R＝0.425m的竖直放置的光滑半圆形轨道，如图所示。g取10m/s2。则下列说法正确的是( )
A．球m从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为3.4N·s
B．M离开轻弹簧时获得的速度为9m/s
C．若半圆轨道半径可调，则球m从B点飞出后落在水平桌面上的水平距离随轨道半径的增大而减小
D．弹簧弹开过程，弹力对m的冲量大小为1.8N·s
第Ⅱ卷 非选择题
三、实验题（每空2分，共10分）
15．如图1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2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)。
四、计算题（共3个小题，共34分。）
16．(10分)在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率v0向右运动，在小球A的前方O点有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图所示。小球A与小球B发生正碰后小球A、B均向右运动。小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇，PQ＝1.5PO。假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的，求两小球质量之比m1/m2。
17．(13分)如图所示，质量m1＝0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上，车长L＝1.5 m，现有质量m2＝0.2 kg可视为质点的物块，以水平向右的速度v0＝2 m/s从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止。物块与车面间的动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10 m/s2，求
(1)物块在车面上滑行的时间t；
(2)要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v′0不超过多少。
18．(13分)某兴趣小组设计了一种实验装置，用来研究碰撞问题，其模型如图所示，光滑轨道中间部分水平，右侧为位于竖直平面内半径为R的半圆，在最低点与直轨道相切.5个大小相同、质量不等的小球并列静置于水平部分，球间有微小间隔，从左到右，球的编号依次为0、1、2、3、4，球的质量依次递减，每球质量与其相邻左球质量之比为k(k<1)．将0号球向左拉至左侧轨道距水平高度h处，然后由静止释放，使其与1号球碰撞，1号球再与2号球碰撞……所有碰撞皆为无机械能损失的正碰．(不计空气阻力，小球可视为质点，重力加速度为g)
(1)0号球与1号球碰撞后，1号球的速度大小v1；
(2)若已知h＝0.1 m，R＝0.64 m，要使4号球碰撞后能过右侧轨道的最高点，问k值为多少？
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2019-2020学年高中物理单元检测AB卷
选修3-5第十六章 动量守恒定律-B卷提高篇（解析版）
（时间：90分钟，满分：100分）
第I卷 选择题
一、单项选择题 (每题3分，8小题，共24分)
1.两个物体质量分别为m1和m2，它们与水平面间的动摩擦因数分别为μ1和μ2，开始时弹簧被两个物体压缩后用细线拉紧，如图所示，当烧断细线时，被压缩的弹簧弹开的两物体可以脱离弹簧，则( )
A．由于有摩擦力，所以系统动量一定不守恒
B．当＝时，弹开过程中系统动量守恒
C．m1和m2在刚脱离弹簧时的速度最大
D．在刚烧断细线的瞬间，m1和m2的加速度一定最大
【解析】 根据动量守恒条件，虽然地面有摩擦，但两物体受摩擦力的方向相反，所以当两力大小相等时，系统所受合外力为零，即μ1m1g＝μ2m2g，由此可得当μ1m1＝μ2m2系统动量守恒．根据胡克定律及摩擦力公式m1和m2在脱离弹簧之前已开始做减速运动，所以C不正确；因物体的加速度是先减小后增大，无法确定在刚烧断细线的瞬间与物体脱离弹簧后加速度大小关系，D错误．
【答案】 B
2. 如图所示,一铁块压着一纸条放在水平桌面上,当以速度v抽出纸条后,铁块掉到地面上的P点,若以2v速度抽出纸条,则铁块落地点( )
A.仍在P点
B.在P点左侧
C.在P点右侧不远处
D.在P点右侧原水平位移的两倍处
【解析】纸条抽出的过程,铁块所受的摩擦力一定,以速度v抽出纸条,铁块所受的摩擦力的作用时间较长,铁块获得的速度较大,铁块平抛运动的水平位移较大;若以2v的速度抽出纸条,则铁块所受的摩擦力的作用时间较短,铁块获得的速度较小,平抛运动的水平位移较小。所以铁块落地点在P点左侧,选B。
【答案】B
3.人的质量m＝60kg，船的质量M＝240kg，若船用缆绳固定，船离岸1.5m时，人可以跃上岸。若撤去缆绳，如图所示，人要安全跃上岸，船离岸至多为(不计水的阻力，两次人消耗的能量相等)( )
A．1.5m B．1.2m
C.1.34m D．1.1m
【答案】C
【解析】船用缆绳固定时，设人起跳的速度为v0，则x0＝v0t。
撤去缆绳，由动量守恒0＝mv1－Mv2，两次人消耗的能量相等，即动能不变，mv＝mv＋Mv，
解得v1＝v0
故x1＝v1t＝x0≈1.34m，C正确。
4．如图所示，两个小球A、B在光滑水平地面上相向运动，它们的质量分别为mA＝4 kg，mB＝2 kg，速度分别是vA＝3 m/s(设为正方向)，vB＝－3 m/s。则它们发生正碰后，速度的可能值分别为( )
A．vA′＝1 m/s，vB′＝1 m/s
B．vA′＝4 m/s，vB′＝－5 m/s
C．vA′＝2 m/s，vB′＝－1 m/s
D．vA′＝－1 m/s，vB′＝－5 m/s
【答案】A
【解析】碰前动量分别为pA＝mAvA＝12 kg·m/s，pB＝mBvB＝－6 kg·m/s，动能分别为EkA＝mAv＝18 J，EkB＝mBv＝9 J，因碰撞前后动量守恒，动能不增加，因此B、D错误；因碰撞中两球不会彼此穿过对方，所以C错误，故答案为A。
5．如图甲所示，物体A、B用轻绳相连，挂在轻弹簧下静止不动，A的质量为m，B的质量为M.当连接A、B的绳突然断开后，物体A上升经过某一位置时速度大小为v，这时物体B下落的速度大小为u，如图乙所示．在这段时间里，弹簧的弹力对物体A的冲量为( )
A．mv B．mv－Mu
C．mv＋Mu D．mv＋mu
【答案】D
【解析】选D．该题涉及的物体较多，可先选B为研究对象．在B下落的这段时间t内，其动量向下增加Mu，B只受重力作用，由动量定理，重力的冲量为Mgt＝Mu，解得t＝.在时间t内，A受两个力作用：重力mg，方向向下；弹簧的弹力，方向向上．因为弹簧的弹力是变力，所以要计算弹力的冲量只能应用动量定理来解决．以A为研究对象，其动量在时间t内向上增加mv，设弹力的冲量为I，由动量定理有I－mgt＝mv，解得I＝m(v＋u)，故D正确．
6．如图甲所示，在光滑水平面上的两个小球发生正碰。小球的质量分别为m1和m2。图乙为它们碰撞前后的x－t图象。已知m1＝0.1 kg，由此可以判断( )
①碰前m2静止，m1向右运动
②碰后m2和m1都向右运动
③由动量守恒可以算出m2＝0.3 kg
④碰撞过程中系统损失了0.4 J的机械能
以上判断正确的是( )
A．①③ B．①②③
C．①②④ D．③④
【解析】由图象知，①正确，②错误；由动量守恒m1v＝m1v1＋m2v2，将m1＝0.1 kg，v＝4 m/s，v1＝－2 m/s，v2＝2 m/s代入可得m2＝0.3 kg，③正确；ΔE＝m－＝0，④错误。
【答案】A
7．如图所示，质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车上AB部分是半径为R的四分之一光滑圆弧，BC部分是粗糙的水平面．今把质量为m的小物体从A点由静止释放，m与BC部分间的动摩擦因数为μ，最终小物体与小车相对静止于B、C之间的D点，则B、D间的距离x随各量变化的情况是( )
A．其他量不变，R越大x越大
B．其他量不变，μ越大x越大
C．其他量不变，m越大x越大
D．其他量不变，M越大x越大
【答案】 A
【解析】 小车和小物体组成的系统水平方向的动量守恒且为零，所以当小车和小物体相对静止时，系统水平方向的总动量仍为零，则小车和小物体相对于水平面也静止，由能量守恒得μmgx＝mgR，x＝R/μ，A项正确．
8.光滑水平地面上，A、B两物体质量都为m，A以速度v向右运动，B原来静止，左端有一轻弹簧，如图所示，当A撞上轻弹簧，轻弹簧被压缩到最短时，下列说法不正确的是( )
A．A、B系统总动量仍然为mv
B．A的动量变为零
C．B的动量尚未达到最大值
D．A、B的速度相等
【答案】B
【解析】A、B系统动量守恒，选项A正确；轻弹簧被压缩到最短时，A、B两物体具有相同的速度，选项D正确，选项B错误；此时B的速度并不是最大的，因为轻弹簧还会弹开，故B物体会进一步加速，A物体会进一步减速，选项C正确。
二、多项选择题（每题5分,共6小题，选不全得3分，有错误选项不得分，共30分）
9.如图所示，水平面上O点的正上方有一个静止物体P，炸成两块a、b水平飞出，分别落在A点和B点，且OA>OB。若爆炸时间极短，空气阻力不计，则( )
A．落地时a的速度大于b的速度
B．落地时a的速度小于b的速度
C．爆炸过程中a增加的动能大于b增加的动能
D．爆炸过程中a增加的动能小于b增加的动能
【答案】AC
【解析】P爆炸前后，系统在水平方向动量守恒，则mava－mbvb＝0，即pa＝pb由于下落过程是平抛运动，由图知va>vb，因此maEkb，即C项正确，D项错误；由于va>vb，而下落过程中两块在竖直方向的速度增量为gt是相等的，因此落地时仍有va′>vb′，即A项正确，B项错误。
10．长方体滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成，将其放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v水平射向滑块，若射击下层，子弹刚好不射出，若射击上层，则子弹刚好能射进一半厚度，如图所示，上述两种情况相比较( )
A．子弹对滑块做功一样多
B．子弹对滑块做的功不一样多
C．系统产生的热量一样多
D．系统产生的热量不一样多
【答案】AC
【解析】两次都没射出，则子弹与滑块最终达到共同速度，设为v共，由动量守恒定律可得mv＝(M＋m)v共，得v共＝v；子弹对滑块所做的功等于滑块获得的动能，故选项A正确；系统损失的机械能转化为热量，故选项C正确。
11．水平推力F1和F2分别作用在水平面上等质量的a、b两物体上，作用一段时间后撤去推力，物体将继续运动一段时间后停下，两物体v－t图像如图所示，图中AB∥CD，则( )
A．F1的冲量小于F2的冲量
B．F1的冲量等于F2的冲量
C．两物体受到的摩擦力大小相等
D．两物体受到的摩擦力大小不等
【答案】 AC
【解析】 设F1、F2的作用时间分别为t1、t2，则由图知t1＜t2，当只有摩擦力Ff作用时，由AB∥CD知图线斜率相同，则加速度相等，由牛顿第二定律知，摩擦力Ff相等，故C项正确，D项错误．对a，由动量定理得：F1t1－Fft1＝mvA；对b同理得：F2t2－Fft2＝mvC.由图像知，vA＝vC，t1＜t2，所以由mvA＝mvC知，即F1t1－Fft1＝F2t2－Fft2，因此F1t112.(2017·荆门期末)(多选)如图所示，光滑水平面上静止一个质量为M的木块，一颗质量为m的子弹以水平速度v0射入木块并留在木块之中．下列说法中正确的是( )
A．若M＝3m，则此过程中子弹的动能将损失95%
B．在子弹射入木块的过程中，子弹和木块受到的冲量一定相同
C．若在此过程中木块获得的动能为6 J，则该过程中产生的热量不可能为6 J
D．在子弹射入木块的过程中，子弹射入木块的深度一定大于木块的位移
【答案】 CD
【解析】 若M＝3m，则根据动量守恒定律可知，mv0＝(M＋m)v，解得v＝；此过程中子弹的动能损失为ΔEk＝mv02－mv2＝mv02，故损失的动能占比为：＝≈93.8%，故A项错误；B项，子弹和木块受到的冲量大小相等，方向相反，故冲量不相同，故B项错误；C项，设子弹的初速度为v0，射入木块后子弹与木块共同的速度为v，木块的质量为M，子弹的质量为m.根据动量守恒定律得：mv0＝(M＋m)v，得v＝，木块获得的动能为：Ek＝Mv2，系统产生的内能为：Q＝mv02－(M＋m)v2＝Ek，所以Q＝Ek>Ek，因此产生的热量不可能为6 J，故C项正确；D项，在子弹射入木块的过程中，由于摩擦力产生的热量即摩擦力与射入深度的积一定大于摩擦力对木块所做的功，因此子弹射入木块的深度一定大于木块的位移，故D项正确．
13. 如图所示，在光滑的水平面上放着质量分别为m和2m的A、B两个物块，现用外力缓慢向左推B使弹簧压缩，此过程中推力做功为W，然后撤去外力，则( )
A．从开始到A离开墙面的过程中，墙对A的冲量为0
B．当A离开墙面时，B的动量大小为
C．A离开墙面后，A的最大速度为
D．A离开墙面后，弹簧的最大弹性势能为
【答案】CD
【解析】在撤去外力时，A受墙壁的作用力，故墙对A的冲量不为零，A错误；撤去外力后，B向右运动，弹簧的弹力逐渐减小，当弹簧恢复原长时，A开始离开墙面，这一过程机械能守恒，有W＝·(2m)v，即vB＝，故B的动量为p＝2mvB＝2，B错误；A脱离墙面后速度逐渐增大，B的速度逐渐减小，此过程中弹簧逐渐伸长，当A、B的速度相同时，弹簧的弹性势能最大，这一过程中系统的动量和机械能均守恒，由动量守恒定律可得2mvB＝(m＋2m)v，由机械能守恒定律可得Epmax＝(2m)v－(m＋2m)v2，解得Epmax＝，D正确；此后A的速度大于B的速度，弹簧长度开始缩短，但由于A受到的弹力与速度方向仍相同，A继续加速，当弹簧再次恢复原长时，A的速度最大，之后弹簧变为压缩状态，A的速度开始减小。对弹簧第一次恢复原长(A开始离开墙面)到弹簧第二次恢复原长的过程，由动量守恒定律有2mvB＝mvAmax＋2mvB′，由机械能守恒定律可得(2m)v＝mv＋(2m)vB′2，解得vAmax＝vB，即vAmax＝ ，C正确。
14.(河北衡水中学2013～2014学年高二下学期期中)在光滑的水平桌面上有等大的质量分别为M＝0.6kg，m＝0.2kg的两个小球，中间夹着一个被压缩的具有Ep＝10.8J弹性势能的轻弹簧(弹簧与两球不相连)，原来处于静止状态。现突然释放弹簧，球m脱离弹簧后滑向与水平面相切、半径为R＝0.425m的竖直放置的光滑半圆形轨道，如图所示。g取10m/s2。则下列说法正确的是( )
A．球m从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为3.4N·s
B．M离开轻弹簧时获得的速度为9m/s
C．若半圆轨道半径可调，则球m从B点飞出后落在水平桌面上的水平距离随轨道半径的增大而减小
D．弹簧弹开过程，弹力对m的冲量大小为1.8N·s
【答案】AD
【解析】释放弹簧过程中，由动量守恒定律得Mv1＝mv2，由机械能守恒定律得Ep＝Mv＋mv
解得v1＝3m/s，v2＝9m/s，故B错误；
对m，由A运动到B的过程由机械能守恒定律得
mv＝mv′＋mg×2R，得v2′＝8m/s
由A运动到B的过程由动量定理得
I合＝mv2′－(－mv2)＝3.4N·s，故A正确；球m从B点飞出后，由平抛运动可知：水平方向x＝v2′t，竖直方向2R＝gt2
解得x＝，故C错误；
弹簧弹开过程，弹力对m的冲量I＝mv2＝1.8N·s，故D正确。
第Ⅱ卷 非选择题
三、实验题（每空2分，共10分）
15．如图1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2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)。
【答案】(1)ACD (2)C (3)m1＝m1＋m2 m1()2＝m1()2＋m2()2 (4)m1＝m1＋m2
【解析】(1)因为平抛运动的时间相等，根据v＝，所以用水平射程可以代替速度，则需测量小球平抛运动的射程，故应保证斜槽末端水平，小球每次都从同一点滑下；同时为了小球2能飞的更远，防止1反弹，球1的质量应大于球2的质量，故A、C、D正确，B错误。
(2)根据动量守恒得：m1·＝m1·＋m2·，所以除了测量线段、、的长度外，还需要测量的物理量是小球1和小球2的质量m1、m2。
(3)因为平抛运动的时间相等。则水平位移可以代表速度，是A球不与B球碰撞平抛运动的位移，该位移可以代表A球碰撞前的速度，是A球碰撞后平抛运动的位移，该位移可以代表碰撞后A的速度，是碰撞后B球的水平位移，该位移可以代表碰撞后B球的速度，当所测物理量满足表达式m1·＝m1·＋m2·，说明两球碰撞遵守动量守恒定律，由功能关系可知，只要m1v＝m1v＋m2v成立则机械能守恒，故若m1·2＝m1·2＋m2·2成立，说明碰撞过程中机械能守恒。
(4)碰撞前，m1落在图中的P′点，设其水平初速度为v1，小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点在图中M′点，设其水平初速度为v1′，m2的落点是图中的N′点，设其水平初速度为v2，设斜面与水平面的倾角为α，
由平抛运动规律得：Lp′sinα＝gt2，Lp′cosα＝v1t
解得v1＝
同理v1′＝，v2＝，可见速度正比于
所以只要验证m1＝m1＋m2即可。
四、计算题（共3个小题，共34分。）
16．(10分)在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率v0向右运动，在小球A的前方O点有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图所示。小球A与小球B发生正碰后小球A、B均向右运动。小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇，PQ＝1.5PO。假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的，求两小球质量之比m1/m2。
【解析】从两小球碰撞后到它们再次相遇，小球A和B的速度大小保持不变。根据它们通过的路程，可知小球B和小球A在碰撞后的速度大小之比为4∶1。
设碰撞后小球A和B的速度分别为v1和v2，在碰撞过程中动量守恒，碰撞前后动能相等
m1v0＝m1v1＋m2v2
m1v＝m1v＋m2v
利用v2/v1＝4，可解出＝2。
【答案】＝2
17．(13分)如图所示，质量m1＝0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上，车长L＝1.5 m，现有质量m2＝0.2 kg可视为质点的物块，以水平向右的速度v0＝2 m/s从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止。物块与车面间的动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10 m/s2，求
(1)物块在车面上滑行的时间t；
(2)要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v′0不超过多少。
【解析】(1)设物块与小车共同速度为v，以水平向右为正方向，根据动量守恒定律有
m2v0＝(m1＋m2)v①
设物块与车面间的滑动摩擦力为F，对物块应用动量定理有
－Ft＝m2v－m2v0②
又F＝μm2g③
解得t＝
代入数据得
t＝0.24 s④
(2)要使物块恰好不从车面滑出，须使物块到车面最右端时与小车有共同的速度，设其为v′，则
m2v′0＝(m1＋m2)v′⑤
由功能关系有
m2v′＝(m1＋m2)v′2＋μm2gL⑥
代入数据解得
v′0＝5 m/s
故要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v′0不超过5 m/s。
【答案】(1)0.24 s (2)5 m/s
18．(13分)某兴趣小组设计了一种实验装置，用来研究碰撞问题，其模型如图所示，光滑轨道中间部分水平，右侧为位于竖直平面内半径为R的半圆，在最低点与直轨道相切.5个大小相同、质量不等的小球并列静置于水平部分，球间有微小间隔，从左到右，球的编号依次为0、1、2、3、4，球的质量依次递减，每球质量与其相邻左球质量之比为k(k<1)．将0号球向左拉至左侧轨道距水平高度h处，然后由静止释放，使其与1号球碰撞，1号球再与2号球碰撞……所有碰撞皆为无机械能损失的正碰．(不计空气阻力，小球可视为质点，重力加速度为g)
(1)0号球与1号球碰撞后，1号球的速度大小v1；
(2)若已知h＝0.1 m，R＝0.64 m，要使4号球碰撞后能过右侧轨道的最高点，问k值为多少？
【解析】(1)设0号球碰前速度为v0，由机械能守恒定律得：m0gh＝m0v
碰撞过程两球动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m0v0＝m0v0′＋m1v1
由机械能守恒定律得：m0v＝m0v0′2＋m1v
解得：v1＝v0＝v0＝ .
(2)同理可得：v2＝v1，…，v4＝v3，
解得：v4＝v0，
4号球从最低点到最高点过程，由机械能守恒定律得：
m4v＝m4v2＋m4g·2R，
4号球在最高点：m4≥m4g，
解得：k≤－1.
【答案】(1) (2)k≤－1
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