Question

【題目】如圖所示為實驗室中驗證動量守恒的實驗裝置示意圖.

(1)安裝和調整實驗裝置的兩點主要要求是：①______________________________

②小支柱到槽口的距離等于小球直徑且兩小球相碰時球心在同一水平線上。

(2)若入射小球質量為m1，半徑為r1；被碰小球質量為m2，半徑為r2，則（_______）

A.m1>m2，r1>r2 B.m1>m2，r1<r2 C.m1>m2，r1=r2 D.m1<m2，r1=r2

(3)為完成此實驗,以下所提供的測量工具中必需的是_____.（填下列對應的字母）

A．直尺 B．天平 C．游標卡尺 D．彈簧秤

(4)設入射小球的質量為m1,被碰小球的質量為m2，P為碰前入射小球落點的平均位置，則關系式（用m1、m2及圖中字母表示）_____成立,即表示碰撞中動量守恒。

Answer 1

【答案】斜槽末端要水平； C； AB；

【解析】

(1)本實驗采有平拋運動分析動量守恒的實驗，為了保證小球做平拋運動，并且能保證兩小球為對心碰撞，應保證：①斜槽末端切線水平；②小支柱到槽口的距離等于小球直徑且兩小球相碰時球心在同一水平線上；

(2)在小球碰撞過程中，水平方向動量守恒，以向右為正方向，

由動量守恒定律得：m1v0=m1v1+m2v2，

在碰撞過程中機械能守恒：，

解得：v1= ，

要碰后入射小球的速度v1>0，即m1m2>0，m1>m2，為了使兩球發生正碰，兩小球的半徑相同，r1=r2，故選C；

(3)P為碰前入射小球落點的平均位置，M為碰后入射小球的位置，N為碰后被碰小球的位置，

小球離開軌道后做平拋運動,運動時間：t=，碰撞前入射小球的速度v1= ，

碰撞后入射小球的速度：v2=，碰撞后被碰小球的速度：v3=，

若m1v1=m2v3+m1v2則表明通過該實驗驗證了兩球碰撞過程中動量守恒，

整理得：m1OP=m1OM+m2ON，故需要測量的工具有刻度尺和天平，故選AB；

(4)由(3)可知，實驗需要驗證的表達式為：m1OP=m1OM+m2ON.