Question

【題目】某同學用如圖所示的裝置做“驗證動量守恒定律”實驗。先將小球1從斜槽軌道上某固定點由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復10次；再把另一小球2放在斜槽軌道末端水平段的最右端靜止，讓小球1仍從原固定點由靜止開始滾下，且與小球2相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復10次。A、B、C為三個落點的平均位置，O點是水平軌道末端在記錄紙上的豎直投影點。實驗中空氣阻力的影響很小，可以忽略不計。

（1）在本實驗中斜槽軌道___（填選項前的字母）

A．必須光滑 B．可以不光滑

（2）實驗中應該選擇兩個合適的小球進行實驗。

①兩個小球的半徑_____（填“相同”或“不同”）

②應該選擇下列哪組小球____（填選項前的字母）

A．兩個鋼球 B．一個鋼球、一個玻璃球 C．兩個玻璃球

（3）斜槽末端沒有放置被碰小球2時，將小球1從固定點由靜止釋放。若僅降低斜槽上固定點的位置，那么小球的落地點到O點的距離將_____（填“改變”或“不變”），若僅增大小球1的質量，小球仍以相同的速度從斜槽末端飛出，那么小球的落地點到O點的距離將____（填“改變”或“不變”）。

（4）在安裝實驗裝置的過程中，使斜槽軌道末端的切線水平，小球碰撞前與碰撞后的速度就可以用小球飛出的水平距離來表示，其原因的是____

A．小球都是從同一高度飛出，水平位移等于小球飛出時的速度

B．小球都是從同一高度飛出，水平位移與小球飛出時的速度成正比

C．小球在空中的運動都是勻變速曲線運動，而且運動的加速度都相同

（5）本實驗必須測量的物理量是_________

A．斜槽軌道末端到水平地面的高度H

B．小球1和小球2的質量m1、m2

C．小球1的釋放位置到斜槽軌道末端的高度h

D．記錄紙上O點到A、B、C各點的距離、、

（6）斜槽末端沒有放置被碰小球2時，小球1的落點為B點，放置被碰小球2后，小球2的落點為C點。假設兩小球發生的是彈性碰撞，試論證：當小球1碰后的速度方向未改變時，C點必在B點的前方。

Answer 1

【答案】B 相同 B 改變 不變 B BD

【解析】

(1) 小球離開軌道后做平拋運動，只要保證入射球離開軌道的初始速度相等即可，斜槽軌道不需要光滑，故選：B；

(2)①兩球要發生對心碰撞，故兩球的半徑應相同；

②為了防止入射球反彈，所以入射球的質量應大于被碰小球，所以應選一個鋼球、一個玻璃球即選：B；

(3) 若僅降低斜槽上固定點的位置，小球離開軌道做平拋運動的速度減小，由于平拋運動的高度不變，所以不平位移變小，即小球的落地點到O點的距離將改變，

若僅增大小球1的質量，小球仍以相同的速度從斜槽末端飛出，由于平拋運動的高度不變，運動的時間不變，所以小球的落地點到O點的距離不變；

(4)小球做平拋運動由于高度相同，由公式可知，運動時間相同，水平位移等于 ，所以小球的水平位移與小球飛出的速度成正比，故選：B；

(5) 小球離開軌道后做平拋運動，小球拋出點的高度相同，在空中的運動時間t相同

兩球碰撞過程動量守恒，以入射球的初速度方向為正方向，由動量守恒定律得：

m1v1=m1v1′+m2v2′，兩邊同時乘以運動時間t得：m1v1t=m1v1′t+m2v2′t，

則m1OB=m1OA+m2OC，

由上式可知，本實驗應測量小球1和小球2的質量m1、m2和記錄紙上O點到A、B、C各點的距離、、。

故選：BD。