Question

【題目】用半徑均為r的小球1和小球2做碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，斜槽與水平槽圓滑連接。安裝固定好實(shí)驗(yàn)裝置，豎直擋板上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，用夾子固定住，小球圓心與O點(diǎn)位置等高。接下來的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟1：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，并碰上豎直擋板。重復(fù)多次，用盡可能小的圓，把小球的所有落點(diǎn)圈在里面，其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置P；

步驟2：把小球2放在斜槽前端邊緣位置B，讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下，使它們碰撞。重復(fù)多次，并使用與（1）同樣的方法標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置N、M；

步驟3：用毫米刻度尺測(cè)得O點(diǎn)與M、P、N三點(diǎn)的豎直方向的距離分別為h1、h2、h3。

（1）設(shè)球1和球2的質(zhì)量為m1、m2，則關(guān)于步驟2中的說法，正確的是（_____）

A．球1、球2的落點(diǎn)分別是N、M B．球1、球2的落點(diǎn)分別是M、N

C．如果兩球質(zhì)量相等，則球2的落點(diǎn)介于ON之間 D．球1的質(zhì)量應(yīng)該小于球2的質(zhì)量

（2）當(dāng)所測(cè)物理量滿足下列表達(dá)式（_____）時(shí)，即說明兩球碰撞遵守動(dòng)量守恒定律。

A．

B．

C．

D．

Answer 1

【答案】B A

【解析】

（１）[1]．AB、小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，小球在水平方向的位移d相等，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：

小球在豎直方向的位移為：

由于g、d都相等，小球的初速度v0越大，小球下落的高度h越小，兩球碰撞后入射球1的速度小于被碰球2的速度，因此球1的豎直分位移大于球2的豎直分位移，由圖示可知，球1、球2的落點(diǎn)分別是：M、N，故A錯(cuò)誤，B正確；
C、如果兩球質(zhì)量相等，兩球發(fā)生彈性碰撞后兩球交換速度，碰撞后球1靜止、球2做平拋運(yùn)動(dòng)，球2的落點(diǎn)為P，故C錯(cuò)誤；
D、為防止入射球反彈，球1的質(zhì)量應(yīng)大于球2的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤；
（2）[2]．小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，
水平方向：

d=v0t

豎直方向：

解得：

由題意可知，碰撞前球1的速度為：

碰撞后球1的速度為：

碰撞后球2的速度為：

碰撞過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得：

m1v0=m1v1+m2v2

整理得：

故選A.