Question

【題目】如圖所示，某同學(xué)用圖裝置做驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)。先將a球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止，讓a球仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下，和b球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次。

(1)本實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量有________。

A.斜槽軌道末端到水平地面的高度H

B.小球a、b的質(zhì)量ma、mb

C.小球a、b的半徑r

D.小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間t

E.記錄紙上0點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OC

F.a球的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h

(2)小球a、b的質(zhì)量ma,mb應(yīng)該滿足的關(guān)系是________。

(3)讓a球仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下，和b球相碰后，下列說法正確的是________。

A.兩小球碰后到落地在空中運(yùn)動時間相同

B.為保證實(shí)驗(yàn)成功，斜槽軌道應(yīng)盡量光滑

C.兩小球碰后，小球a的落地點(diǎn)是圖中水平面上的A點(diǎn)

D.兩小球碰后，小球b的落地點(diǎn)是圖中水平面上B點(diǎn)

(4)按照本實(shí)驗(yàn)方法，驗(yàn)證動量守恒的驗(yàn)證式是________________。

Answer 1

【答案】(1)BE (2) (3)AC (4)

【解析】

（1）要驗(yàn)證動量守恒，就需要知道碰撞前后的動量，所以要測量兩個小球的質(zhì)量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平拋運(yùn)動，速度可以用水平位移代替。所以需要測量的量為：小球a、b的質(zhì)量ma、mb，記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OC；故選BE。
（2）在小球碰撞過程中水平方向動量守恒，故有mav0=mav1+mbv2
在碰撞過程中動能守恒，故有mav02=mav12+mbv22
解得v1=v0
要碰后a的速度v1＞0，即ma-mb＞0，ma＞mb
（3）兩小球碰后做平拋運(yùn)動，豎直高度相同，則落地在空中運(yùn)動時間相同，選項(xiàng)A正確；斜槽軌道是否光滑，對實(shí)驗(yàn)無影響，只要到達(dá)底端的速度相等即可，選項(xiàng)B錯誤；兩小球碰后，小球a的落地點(diǎn)是圖中水平面上的A點(diǎn)，選項(xiàng)C正確；兩小球碰后，小球b的落地點(diǎn)是圖中水平面上C點(diǎn)，選項(xiàng)D錯誤；故選AC.

（4）設(shè)落地時間為t，B為碰前入射小球落點(diǎn)的位置，A為碰后入射小球的位置，C為碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度v1＝；碰撞后入射小球的速度v2＝；碰撞后被碰小球的速度v3＝；若mav1=mbv3+mav2則表明通過該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩球碰撞過程中動量守恒，代入數(shù)據(jù)得：ma OB=ma OA+mb OC