Question

【題目】如圖,用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系.

(1)實驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通過僅測量________(填選項前的符號),間接地解決這個問題.

A.小球開始釋放高度h

B.小球拋出點距地面的高度H

C.小球做平拋運動的射程

(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影.實驗時,先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程OP.然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,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.

接下來要完成的必要步驟是________.(填選項前的符號)

A.用天平測量兩個小球的質量m1、m2

B.測量小球m1開始釋放高度h

C.測量拋出點距地面的高度H

D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N

E.測量平拋射程OM、ON

(3)若兩球相碰前后的動量守恒,其表達式可表示為_______(用(2)中測量的量表示).

(4)經測定,m1＝45.0g,m2＝7.5g,小球落地點的平均位置距O點的距離如圖所示.碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1′,則p1:p1′＝_____:11;若碰撞結束時m2的動量為p2′,則p1′:p2′＝11:________.

實驗結果說明,碰撞前、后總動量的比值為________.

Answer 1

【答案】 (1)C； (2)ADE； (3) (4)14； 2.9； 1.01

【解析】（1）小球離開軌道后做平拋運動，由于小球拋出點的高度相等，它們在空中的運動時間相等，小球的水平位移與小球的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，故選C．

(2) 要驗證動量守恒定律定律，即驗證： ，小球離開軌道后做平拋運動，它們拋出點的高度相等，在空中的運動時間t相等，上式兩邊同時乘以t得： ，得： ，因此實驗需要測量：兩球的質量、小球的水平位移，故選：ADE．

(3)由(2)分析可知：表達式可表示為： ，

(4)碰撞前后動量之比： ， ,

點晴：解決本題關鍵是理解瞬時速度不易測量，轉換成水平位移的測量，結合平拋運動水平方向的勻速直線和豎直方向的自由落體。