Question

【題目】如圖，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)實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通過僅測量________(填選項前的符號)，間接地解決這個問題。

A．小球開始釋放高度h

B．小球拋出點距地面的高度H

C．小球做平拋運動的射程

(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影，實驗時先讓入射球m1多次從傾斜軌道上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m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復。接下來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相碰后平均落地點的位置M、N

E．測量平拋射程OM、ON

(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為_________[用(2)中測量的量表示]

(4)若兩球發生彈性正碰，則OM、ON、OP之間一定滿足的關系是________(填選項前的符號)。

A.OP=ON-OM B.2OP=ON+OM C.OP-ON=2OM

Answer 1

【答案】C ADE m1·OM＋m2·ON＝m1·OP A

【解析】

（1）小球離開軌道后做平拋運動，由于小球拋出點的高度相等，它們在空中的運動時間相等，小球的水平位移與小球的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，即測量射程，故C正確，ABD錯誤。

（2）要驗證動量守恒定律定律，即驗證：m1v1=m1v2+m2v3，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：m1v1t= m1v2t+ m2v3t，得：m1OP=m1OM+m2ON，因此實驗需要過程為：測量兩球的質量、確定落點從而確定小球的水平位移，故選ADE。

（3）由（2）可知，實驗需要驗證：m1OP=m1OM+m2ON。

（4）根據彈性碰撞的公式，碰撞后兩球的速度為：，顯然v2-v1=v0，因平拋運動中的時間相等，所以有：OP=ON-OM，故A正確，BCD錯誤。