Question

【題目】如圖所示，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）實驗必須要求滿足的條件是_________。

A．斜槽軌道必須是光滑的

B．斜槽軌道末端的切線是水平的

C．入射球每次都要從同一高度由靜止滾下

D．若入射小球質量為m1，被碰小球質量為m2，則m1＞m2

（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，然后，把被碰小球m2靜置于軌道的末端，再將入射球m1從斜軌S位置靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復。接下來要完成的必要步驟是___________。（填選項的符號）

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和拋出點距地面的高度H

C．分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N

D．測量平拋射程 、

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

（4）若ml=45.0g、m2=9.0g， =46.20cm，則可能的最大值為_________cm。

Answer 1

【答案】 BCD ACD =+ 77.00（只要計算出77均給分）

【解析】 (1)A、“驗證動量守恒定律”的實驗中，是通過平拋運動的基本規律求解碰撞前后的速度的，只要離開軌道后做平拋運動，對斜槽是否光滑沒有要求，故A錯誤；

B、要保證每次小球都做平拋運動，則軌道的末端必須水平，故B正確；

C、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滾下，故C正確；

D、為了保證小球碰撞為對心正碰，且碰后不反彈，要求m1>m2，故D正確。

應選：BCD。

(2)要驗證動量守恒定律定律，即驗證：m1v1=m1v2+m2v3，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：m1v1t=m1v2t+m2v3t,得：m1OP=m1OM+m2ON，

因此實驗需要測量：兩球的質量、小球的水平位移，故選：ACD。

(3)由(2)知，實驗需要驗證：m1OP=m1OM+m2ON；

（4）如果碰撞過程機械能守恒, 則有最大值，則： ，

兩邊同時乘以t2得： ,則

帶入數據得：ON=77.0cm。