Question

【題目】如圖所示，用“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．

(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，為完成實驗需滿足（______）

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

(2)以下是本實驗需要完成的必要步驟是________．(填選項前的符號)

A．用天平測量兩個小球的質量m1、m2；

B．測量小球m1開始釋放高度h；

C．測量拋出點距地面的高度H；

D．分別找到m1、m2碰撞前后平均落地點的位置M、P、N；

E．測量平拋射程OM，OP，ON。

(3)若兩個小球相碰前后的動量守恒，驗證動量守恒的表達式可以表示為__________（利用(2)中所測量的物理量表示）

Answer 1

【答案】 C ADE

【解析】（1）驗證動量守恒定律實驗中，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系，為保證碰撞在水平方向上，兩個小球的球心的高度要相等，即兩個小球的半徑要相等；同時，為保證入碰小球不反彈，需要入碰小球的質量大于被碰小球的質量，即m1＞m2．故選：C．
（2）實驗時，先讓入射球ml多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP．然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球ml從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復．測量平均落點的位置，找到平拋運動的水平位移設落地時間為t，則 ， ， ．而動量守恒的表達式是m1v0=m1v1+m2v2
若兩球相碰前后的動量守恒，則m1OM+m2ON=m1OP 成立．
因此為完成此實驗，需要測量的物理量有：兩個小球的質量m1、m2；m1、m2碰撞前后平均落地點的位置M、P、N；平拋射程OM，OP，ON．故選ADE。
（3）根據（2）的分析可知，若兩球相碰前后的動量守恒，則要驗證的表達式為：．