Question

【題目】如圖所示為“驗證動量守恒定律”的實驗裝置．

（1）下列說法中符合該實驗要求的是 ． （不定項選擇）
A.軌道必須光滑
B.軌道末端必須水平
C.同一組實驗多次測量時，入射小球必須從同一位置自由釋放
D.小球第一次著地之后必須將小球拿走，以防止小球在記錄紙上反復彈跳
（2）實驗中入射小球的質量應靶球質量，入射小球的半徑應靶球半徑．（以上兩空均選填“大于”“小于”或“等于”）
（3）該實驗需要測量的物理量有 ． （不定項選擇）
A.兩小球的質量
B.兩小球的半徑
C.兩小球做平拋運動的時間
D.軌道末端距地面的豎直高度
E.小球平均落地點與軌道末端的水平距離
（4）若進行多次測量，即使操作正確，小球的落地點也不會完全重合，可以用這些點的平均位置作為小球的落地點，找到該平均位置的方法是 ．
（5）入射小球的質量記為m1 ， 靶球的質量記為m2 ， 若碰撞過程中，動量和機械能均守恒，不計空氣阻力，則下列表達式中正確的有
A.m1 =m1 +m2
B.m1 =m1 +m2
C.m1（ ）2=m1（ ）2+m2（ ）2
D.
= ﹣ ．

Answer 1

【答案】
（1）B,C,D
（2）大于；等于
（3）A,E
（4）做盡可能小的圓使盡可能多的落點在圓內，該圓圓心即為平均落點
（5）B,C
【解析】解：（1）A、小球離開軌道后做平拋運動，需要保證小球離開軌道時的速度相等，每次由斜槽的同一位置由靜止釋放小球即可，軌道沒有必要光滑，故A錯誤；
B、為保證小球的初速度方向水平，軌道末端必須水平，故B正確；
C、為保證小球離開軌道時的速度相等，同一組實驗多次測量時，入射小球必須從同一位置自由釋放，故C正確；
D、小球第一次著地之后必須將小球拿走，以防止小球在記錄紙上反復彈跳，故D正確；
故選：BCD；（2）實驗中，為防止兩球碰撞后入射球反彈，入射小球的質量應大于靶球質量，為保證兩球發生對心正碰，入射小球的半徑應等于靶球半徑．（3）小球離開軌道后做平拋運動，小球拋出點的高度相同，它們在空中的運動時間t相等，如果碰撞過程動量守恒，則m1v1=m1v1′+m2v2′，兩邊同時乘以小球的運動時間t，得：m1v1t=m1v1′t+m2v2′t，則：m1 =m1 +m2 ，由此可知，實驗需要測量小球的質量、小球的水平位移，
故選：AE．（4）確定小球平均落點的方法是：用盡可能小的圓把盡可能多的小球落點圈在圓內，該圓的圓心就是小球落點的平均距離；（5）由（3）可知：驗證動量守恒定律的表達式是：m1 =m1 +m2 ．
如果碰撞過程沒有機械能損失，則： m1v12= m1v1′2+ m2v2′2 ，
m1（v1t）2= m1（v1t′）2+ m2（v2t′）2 ， m1 2=m12+m2 2 ， 故BC正確；
故選：BC
所以答案是：（1）BCD；（2）大于；等于；（3）AE；（4）做盡可能小的圓使盡可能多的落點在圓內，該圓圓心即為平均落點；（5）BC．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解動量守恒定律的相關知識，掌握動量守恒定律成立的條件：系統不受外力或系統所受外力的合力為零；系統所受的外力的合力雖不為零，但系統外力比內力小得多；系統所受外力的合力雖不為零，但在某個方向上的分量為零，則在該方向上系統的總動量的分量保持不變．