Question

【題目】用圖甲的“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。O時小球拋出時球心在地面上的垂直投影點，實驗時，先讓入射小球多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到七落地點的平均位置P，測量平拋水平射程OP。然后把被碰小球靜置于水平軌道的末端，再將入射小球從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球相撞，多次重復實驗，找到兩個小球落地的平均位置M、N。

（1）下列器材選取或實驗操作符合實驗要求的時____________。

A.可選用半徑不同的兩小球

B.選用兩球的質量應滿足

C.需用秒表測量小球在空中飛行的時間

D.斜槽軌道必須光滑

（2）圖乙是小球的多次落點痕跡，由此可確定其落點的平均位置對應的讀數為____________cm

（3）在某次實驗中，測量出兩小球的質量分別為，三個落點的平均位置與O點的距離分別為OM、OP、ON。在實驗誤差允許范圍內，若滿足關系式________________，即驗證了碰撞前后兩小球組成的系統動量守恒（用所給符號表示）。

（4）驗證動量守恒的實驗也可以在如圖所示的水平氣墊導軌上完成，實驗時讓兩滑塊分別從導軌的左右兩側向中間運動，滑塊運動過程所受的阻力可忽略，它們穿過光電門后發生碰撞并粘連在一起。實驗測得滑塊A的總質量為滑塊B的總質量為，兩滑塊遮光片的寬度相同，光電門記錄的遮光片擋光時間如下表所示。

	左側光電門	右側光電門
碰前
碰后		無

在實驗誤差允許范圍內，若滿足關系式 ____________。即驗證了碰撞前后兩滑塊組成的系統動量守恒。（用測量的物理量表示）

Answer 1

【答案】B 55.50

【解析】

（1）[1]A.為保證碰撞在同一條水平線上，所以兩個小球的半徑要相等。故A錯誤；

B.為保證入射小球不反彈，入射小球的質量應比被碰小球質量大。故B正確；

C.小球在空中做平拋運動的時間是相等的，所以不需要測量時間。故C錯誤；

D.要保證小球在空中做平拋運動，所以斜槽軌道末端必須水平，但是在斜槽軌道的運動發生在平拋以前，所以不需要光滑，但入射球必須從同一高度釋放。故D錯誤。

故選：B；

（2）[2]確定B球落點平均位置的方法：用盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心P就是小球落點的平均位置；碰撞后m2球的水平路程應取為55.50cm；

（3）[3]要驗證動量守恒定律定律，即驗證：，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：

得：

，

可知，實驗需要驗證：

；

（4）[4]若讓兩滑塊分別從導軌的左右兩側向中間運動，選取向右為正方向，則有：

，

設遮光片的寬度為d，則：

，，，

聯立可得：

故答案為：[1]B[2]B[3] [4]