Question

【題目】如圖所示為“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.已知a、b小球的質(zhì)量分別為ma、mb，半徑分別是ra、rb，圖中P點(diǎn)為單獨(dú)釋放a球的平均落點(diǎn)，M、N是a、b小球碰撞后落點(diǎn)的平均位置.

（1）本實(shí)驗(yàn)必須滿足的條件是________.

A.斜槽軌道必須是光滑的

B.斜槽軌道末端的切線水平

C.入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速釋放

D.入射球與被碰球滿足ma＝mb，ra＝rb

（2）為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.需要測(cè)量OP間的距離x1，則還需要測(cè)量的物理量有________、________（用相應(yīng)的文字和字母表示）.

（3）如果動(dòng)量守恒，須滿足的關(guān)系式是________（用測(cè)量物理量的字母表示）.

Answer 1

【答案】BC 測(cè)量OM的距離x2 測(cè)量ON的距離x3 max1＝max2＋mbx3（寫成maOP＝maOM＋mbON不扣分）

【解析】

(1)[1].“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，是通過平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，只要離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，對(duì)斜槽是否光滑沒有要求，故A錯(cuò)誤；要保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，則軌道的末端必須水平，故B正確；要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下，故C正確；為了保證小球碰撞為對(duì)心正碰，且碰后不反彈，要求ma＞mb，ra=rb，故D錯(cuò)誤。

(2)[2][3].要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律定律，即驗(yàn)證：mav1=mav2+mbv3，小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們拋出點(diǎn)的高度相等，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，上式兩邊同時(shí)乘以t得：

mav1t=mav2t+mbv3t

得：

max1=max2+mbx3，

因此實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量：測(cè)量OP間的距離x1，OM間的距離x2，ON間的距離x3；
(3)[4].由(2)知，實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證：

max1=max2+mbx3，

即：

maOP=maOM+mbON；