實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用如圖所示的裝置來(lái)探究碰撞過(guò)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(diǎn)A由靜止開始沿軌道下滑，A點(diǎn)距水平面的高度為h,m1與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。質(zhì)量分別為m2、m3……mn-1、mn的n-1個(gè)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(yùn)動(dòng)方向處于同一水平線上。已知各物塊間碰撞無(wú)機(jī)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(gè)小物塊經(jīng)過(guò)依次碰撞后獲得的動(dòng)能Ekn與第1個(gè)小物塊的初動(dòng)能Ek0之比為第1個(gè)小物塊對(duì)第n個(gè)小物塊的動(dòng)能傳遞系數(shù)k1n，求k1n；
（3）若m3=m4=…mn-1=mn=m14，求m2為何值時(shí)，第n個(gè)小物塊獲得的速度最大？并求出此時(shí)第n個(gè)小物塊的最大速度vnm。
m
1
4
【考點(diǎn)】驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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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(yàn)證動(dòng)量守恒定律．并進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)操作：組裝好實(shí)驗(yàn)器材，將小球1由圖中的擋板處?kù)o止釋放，記錄小球1在豎直擋板上的撞擊點(diǎn)；將直徑相等的小球2放在導(dǎo)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(diǎn)O；然后將小球1由擋板處?kù)o止釋放，記錄小球1、小球2在豎直擋板上的撞擊點(diǎn)．回答下列問(wèn)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(diǎn)．
（2）為了完成實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，需要測(cè)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(cè)量出圖中a、b、c三點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h1、h2、h3
（3）若兩球碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，則關(guān)系式 成立．（用需要測(cè)量的物理量的符號(hào)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(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系：
先安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，記下重垂線所指的位置O。
接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
步驟1：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，并落在地面上。重復(fù)多次，用盡可能小的圓，把小球的所有落點(diǎn)圈在里面，其圓心就是小球落點(diǎn)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(diǎn)由靜止?jié)L下，使它們碰撞。重復(fù)多次，并使用與步驟1同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置；
步驟3：用刻度尺分別測(cè)量三個(gè)落地點(diǎn)的平均位置M、P、N離O點(diǎn)的距離，即線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度。
（1）對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)操作，下列說(shuō)法正確的是
A．應(yīng)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(yīng)大于小球2的質(zhì)量
（2）上述實(shí)驗(yàn)除需測(cè)量線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度外，還需要測(cè)量的物理量有 。
A．A、B兩點(diǎn)間的高度差h1
B．B點(diǎn)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(dāng)所測(cè)物理量滿足表達(dá)式 （用所測(cè)物理量的字母表示）時(shí)，即說(shuō)明兩球碰撞遵守動(dòng)量守恒定律。如果還滿足表達(dá)式 （用所測(cè)物理量的字母表示）時(shí)，即說(shuō)明兩球碰撞時(shí)無(wú)機(jī)械能損失。
（4）完成上述實(shí)驗(yàn)后，某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)上述裝置進(jìn)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(gè)斜面，斜面的頂點(diǎn)與水平槽等高且無(wú)縫連接。使小球1仍從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟1和2的操作，得到兩球落在斜面上的平均落點(diǎn)M′、P′、N′．用刻度尺測(cè)量斜面頂點(diǎn)到M′、P′、N′三點(diǎn)的距離分別為l1、l2、l3．則驗(yàn)證兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為 （用所測(cè)物理量的字母表示）。發(fā)布：2024/12/29 19:30:1組卷：343引用：32難度：0.3 -
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3．如圖甲所示，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。
①實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通過(guò)僅測(cè)量 （填選項(xiàng)前的符號(hào)）間接地解決這個(gè)問(wèn)題。
A.小球開始釋放的高度h
B.小球拋出點(diǎn)距地面的高度H
C.小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程
②圖乙中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(diǎn)的位置P，測(cè)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(fù)。接下來(lái)要完成的必要步驟是 。（填選項(xiàng)前的符號(hào)）OP
A.用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2
B.測(cè)量小球m1開始釋放的高度h
C.測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H
D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N
E.測(cè)量?jī)尚∏蛳嗯龊笃綊佀缴涑?div dealflag="1" class="MathJye" mathtag="math">OMON
③本實(shí)驗(yàn)中只要關(guān)系式 成立，即說(shuō)明兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒（請(qǐng)?jiān)趍1、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：106引用：2難度：0.5
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