Question

【題目】如圖為實驗室中驗證動量守恒實驗裝置示意圖

（1）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＞m2r1＞r2
B.m1＞m2r1＜r2
C.m1＞m2r1=r2
D.m1＜m2r1=r2
（2）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.游標卡尺
C.天平
D.彈簧秤
E.秒表
（3）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．
（4）在實驗裝置中，若斜槽軌道是光滑的，則可以利用此裝置驗證小球在斜槽上下滑過程中機械能守恒，這時需要測量的物理量有：小球釋放初位置到斜槽末端的高度差h1；小球從斜槽末端做平拋運動的水平移s、豎直高度h2 ， 則所需驗證的關系式為： ．

Answer 1

【答案】
（1）C
（2）A,C
（3）m1 =m1 +m2
（4）S2=4h1h2
【解析】解：（1）在小球碰撞過程中水平方向動量守恒定律故有m1v0=m1v1+m2v2

在碰撞過程中動能守恒故有

解得v1=

要碰后入射小球的速度v1＞0，即m1﹣m2＞0，

m1＞m2，

為了使兩球發生正碰，兩小球的半徑相同，r1=r2

所以答案是：C．

（2、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，

碰撞前入射小球的速度

碰撞后入射小球的速度 ．

碰撞后被碰小球的速度 ．

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，

帶入數據得m1 =m1 +m2

所以需要測量質量和水平位移，用到的儀器是直尺、天平．（4）利用此裝置驗證小球在斜槽上下滑過程中機械能守恒，即判斷重力勢能的減小量與動能的增加量是否相等，

重力勢能的減小量為mgh1，小球平拋運動的時間t= ，則平拋運動的初速度 ，則動能的增加量為 ，則所需驗證的關系式為： ，即S2=4h1h2．

所以答案是：（1）C（2）AC（3）m1 =m1 +m2 （4）S2=4h1h2