Question

【題目】如圖所示為實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.

(1)安裝和調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置的兩點(diǎn)主要要求是：①______________________________

②小支柱到槽口的距離等于小球直徑且兩小球相碰時(shí)球心在同一水平線上。

(2)若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2，則（_______）

A.m1>m2，r1>r2 B.m1>m2，r1<r2 C.m1>m2，r1=r2 D.m1<m2，r1=r2

(3)為完成此實(shí)驗(yàn),以下所提供的測(cè)量工具中必需的是_____.（填下列對(duì)應(yīng)的字母）

A．直尺 B．天平 C．游標(biāo)卡尺 D．彈簧秤

(4)設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1,被碰小球的質(zhì)量為m2，P為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置，則關(guān)系式（用m1、m2及圖中字母表示）_____成立,即表示碰撞中動(dòng)量守恒。

Answer 1

【答案】斜槽末端要水平； C； AB；

【解析】

(1)本實(shí)驗(yàn)采有平拋運(yùn)動(dòng)分析動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)，為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，并且能保證兩小球?yàn)閷?duì)心碰撞，應(yīng)保證：①斜槽末端切線水平；②小支柱到槽口的距離等于小球直徑且兩小球相碰時(shí)球心在同一水平線上；

(2)在小球碰撞過(guò)程中，水平方向動(dòng)量守恒，以向右為正方向，

由動(dòng)量守恒定律得：m1v0=m1v1+m2v2，

在碰撞過(guò)程中機(jī)械能守恒：，

解得：v1= ，

要碰后入射小球的速度v1>0，即m1m2>0，m1>m2，為了使兩球發(fā)生正碰，兩小球的半徑相同，r1=r2，故選C；

(3)P為碰前入射小球落點(diǎn)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，

小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t=，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m1v1=m2v3+m1v2則表明通過(guò)該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，

整理得：m1OP=m1OM+m2ON，故需要測(cè)量的工具有刻度尺和天平，故選AB；

(4)由(3)可知，實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的表達(dá)式為：m1OP=m1OM+m2ON.