Question

【題目】在實驗室里為了驗證動量守恒定律，一般采用如圖甲、乙兩種裝置：

若入射小球質量為，半徑為；被碰小球質量為，半徑為，則要求______

A.

B.

C.

D.

設入射小球的質量為，被碰小球的質量為，則在用甲裝置實驗時，驗證動量守恒定律的公式為______用裝置圖中的字母表示

若采用乙裝置進行實驗，以下所提供的測量工具中必須有的是______

A.毫米刻度尺

游標卡尺

天平

彈簧秤

秒表

在實驗裝置乙中，若小球和斜槽軌道非常光滑，則可以利用一個小球驗證小球在斜槽上下滑過程中的機械能守恒。這時需要測量的物理量有：小球靜止釋放的初位置到斜槽末端的高度差，小球從斜槽末端水平飛出后平拋運動到地面的水平位移s、豎直下落高度則所需驗證的關系式為______。不計空氣阻力，用題中的字母符號表示

Answer 1

【答案】C； ； AC； ；

【解析】

（1）為了保證碰撞前后使入射小球的速度方向不變，故必須使入射小球的質量大于被碰小球的質量。為了使兩球發生正碰，兩小球的半徑相同；

（2）（3）兩球做平拋運動，由于高度相等，則平拋的時間相等，水平位移與初速度成正比，把平拋的時間作為時間單位，小球的水平位移可替代平拋運動的初速度。將需要驗證的關系速度用水平位移替代。根據表達式確定需要測量的物理量。

（4）驗證小球在斜槽上下滑過程中的機械能守恒，即驗證在斜槽滑下動能的增加量與重力勢能的減小量是否相等。

（1）在小球碰撞的過程中水平方向動量守恒，則：

在碰撞過程中機械能守恒，則：

則碰后，入射小球的速度變為

要碰后入射小球的速度為：

則只要保證即可，故選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為：

碰后入射小球的速度為：

碰后被碰小球的速度為：

根據動量守恒：，由于平拋運動的時間相等，可得；故需要的工具有刻度尺天平。

（4）根據平拋運動的規律有：，解得

平拋運動的初速度為

則動能的增加量為：

重力勢能的減小量為：

則需驗證：

即為：。