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  • 1. (2022高三上·辽宁期中) 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。如图(a)所示,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。

    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. (1) 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 . 小球1和小球2的质量m1、m2 B . B点离地面的高度h C . A,B两点间的高度差Δh D . 小球1和小球2的半径r
    2. (2) 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。
    3. (3) 若测得各落点痕迹到O点的距离OM=2.68 cm,OP=8.62 cm,ON=11.50 cm,并知小球1、2的质量比为2∶1,则系统碰撞前总动量p与碰撞后总动量p′的百分误差=%(结果保留一位有效数字)。
    4. (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(b)所示,图中圆弧为圆心在斜槽末端B的圆弧。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,得到两球落在圆弧上的平均位置为M′、P′、N′。测得斜槽末端与M′、P′、N′三点的连线与竖直方向的夹角分别为α1、α2、α3 , 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)。

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