Question

（1）在研究碰撞中的动量守恒实验中，让质量为m₁的小球从圆弧轨道上沿轨道向下运动，去碰原来静止在小支柱上的质量为m₂的小球．
①选用小球时，应满足[]
A．m₁=m₂ B．m₁＞m₂
C．m₁＜m₂ D．m₁＜＜m₂
②实验要求[]
A．圆弧轨道必须是光滑的
B．轨道末端的切线是水平的
C．m₁与m₂的球心在碰撞的瞬间在同一高度
D．m₁每次都从同一高度释放（无初速）
③必须测量[]
A．小球质量m₁和m₂
B．小球半径r₁和r₂
C．桌面到地面的高度h
D．小球m₁的起始高度
E．小球的飞行时间
F．小球m₁未碰撞时飞出的水平距离
G．小球m₁和m₂碰撞后两球飞出的水平距离
（2）（10分）有一个额定电压为2.8V，功率约为0.8W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线，有下列器材供选用：
A．电压表（0～3V，内阻6kΩ）
B．电压表（0～15V，内阻30kΩ）
C．电流表（0～3A，内阻0.1Ω）
D．电流表（0～0.6A，内阻0.5Ω）
E．滑动变阻器（10Ω，2A）
F．滑动变阻器（200Ω，0.5A）
G．蓄电池（电动势6V，内阻不计）
①用如图所示的电路进行测量，电压表应选用

A

，电流表应选用

D

滑动变阻器应选用

E

．（用序号字母表示）
②通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图所示．由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为

10

Ω．
③若将此灯泡与电动势6V、内阻不计的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为

11.4

Ω的电阻．

Answer 1

分析：（1）①为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量．
②为了保证小球做平抛运动，必须使斜槽的末端切线水平且m₁与m₂的球心在碰撞的瞬间在同一高度．为了保证每次小球运动的情况相同，故应该让入射小球a每次从同一位置滚下．
③由于高度相等，则平抛的时间相等，水平位移与初速度成正比，把平抛的时间作为时间单位，小球的水平位移可替代平抛运动的初速度．将需要验证的关系速度用水平位移替代．要验证动量守恒还需要测量质量．
（2）①由题目中给出的条件灯泡的功率及额定电压可以选出电流表及电压表；
②根据U-I图象读出电压为2.8V时的电流，根据欧姆定律求解电阻；
③灯泡正常发光时的电压和电流是知道的，先根据电压关系求解电阻两端的电压，根据欧姆定律求解电阻；

解答：解：（1）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂
在碰撞过程中动能守恒，故有

1

2

m₁v₀²=

1

2

m₁v₁²+

1

2

m₂v₂²
解得v₁=

m1-m2

m1+m2

v0
要碰后入射小球的速度v₁＞0，即m₁-m₂＞0，
故选B
②为了保证小球做平抛运动，必须使斜槽的末端切线水平且m₁与m₂的球心在碰撞的瞬间在同一高度．为了保证每次小球运动的情况相同，故应该让入射小球a每次从同一位置滚下．所以BCD正确，圆弧轨道不需要是光滑，故A错误．
故选BCD
③由于高度相等，则平抛的时间相等，水平位移与初速度成正比，把平抛的时间作为时间单位，小球的水平位移可替代平抛运动的初速度．将需要验证的关系速度用水平位移替代，要验证动量守恒还需要测量两个小球质量．所以需要测量的是ABFG．
（2）①因灯泡的额定电压为2.8V，为保证安全选用的电压表量程应稍大于2.8V，但不能大太多，量程太大则示数不准确；故只能选用A电压表；
由P=UI得，灯泡的额定电流I=

P

U

=

0.8

2.8

A=0.286A，故电流表应选择0～0.6A的量程，故选D；
变阻器用分压接法，应选小阻值的E．
②根据U-I图象读出电压为2.8V时的电流为0.28A，所以R=

U

I

=

2.8

0.28

=10Ω；
③电阻两端的电压U=6-2.8V=3.2V，电流为0.28A，所以R=

U

I

=

3.2

0.28

=11.4Ω；
故答案为：（1）①B       ②BCD    ③ABFG；
（2）①A，D，E；②10．③11.4

点评：（1）实验的一个重要的技巧是入射球和靶球从同一高度作平抛运动并且落到同一水平面上，故下落的时间相同，所以在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中水平方向发生的位移，可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目．
（2）本题考查实验中的仪表选择及接法的选择；应注意滑动变阻器分压及限流接法的区别及应用，同时还应明确内外接法的不同及判断．