Question

【題目】用如圖所示的實驗裝置驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系。

（1）若球1的質(zhì)量為，半徑為；球2的質(zhì)量為，半徑為，為完成實驗需滿足________（選填字母代號）

A．

B．

C．

D．

（2）圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先讓球1多次從斜軌上A點由靜止釋放，找到平均落地點的位置，應該是______點（選填“M”“P”或者“N”）（稱為操作一）。然后，把球2靜置于軌道的水平部分邊緣位置B點，再將球1從斜軌上A點由靜止釋放，使它們碰撞，重復多次，并找到碰撞后球1和球2落點的平均位置,分別是______點（選填“M”“P”或者“N”）和______點（選填“M”“P”或者“N”）（稱為操作二）

（3）在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量__________。（選填字母代號）

A．P點到O點的距離OP

B．M點、N點到O點的距離OM、ON

C．球1和球2的直徑

D．球1和球2的質(zhì)量

E．球1開始釋放的高度h

F．球拋出點距地面的高度H

（4）若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示_____________（用（3）中測量的量表示）；若碰撞是彈性碰撞，那么還應滿足的表達式為________（3）中測量的量表示）

（5）在調(diào)節(jié)實驗裝置時，使固定在桌邊的斜軌末端的切線水平是為了_______________________。

（6）如果在進行操作二時，球1從斜軌上開始滾下的位置比操作一時低一些，實驗將會得到怎樣的結(jié)果？說明道理_____________。

Answer 1

【答案】C P M N ABD 保證小球做平拋運動 如果在進行操作二時，球1從斜軌上開始滾下的位置比操作一時低一些，那么碰撞前球1的動量就會比操作一中球1獲得的動量小，所以碰撞后球1、球2的總動量小于操作一中球1的動量，即

【解析】

（1）[1]．此實驗中為防止入射球反彈，要求入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量；為保證兩球正碰，則兩球半徑應該相等；故選C；

（2）[2][3][4]．不放被碰球時，入射球1的落點應該是P點。放上被碰球2后然后，球1的落點是M點球2的落地點是N點；

（3）[5]．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

因此實驗需要測量：P點到O點的距離OP， M點、N點到O點的距離OM、ON以及球1和球2的質(zhì)量，故選ABD；

（4）[6][7]．由（3）可知，若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為

如果碰撞為彈性碰撞，則碰撞過程機械能守恒，由機械能守恒定律得

兩邊同時乘以t2得

整理得

（5）[8]．在調(diào)節(jié)實驗裝置時，使固定在桌邊的斜軌末端的切線水平是為了保證小球做平拋運動。

（6）[9]．如果在進行操作二時，球1從斜軌上開始滾下的位置比操作一時低一些，那么碰撞前球1的動量就會比操作一中球1獲得的動量小，所以碰撞后球1、球2的總動量小于操作一中球1的動量，即。