Question

【題目】如圖所示，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚�(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。

（1）實(shí)驗(yàn)必須要求滿足的條件是_________。

A．斜槽軌道必須是光滑的

B．斜槽軌道末端的切線是水平的

C．入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下

D．若入射小球質(zhì)量為m1，被碰小球質(zhì)量為m2，則m1＞m2

（2）圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量平拋射程，然后，把被碰小球m2靜置于軌道的末端，再將入射球m1從斜軌S位置靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復(fù)。接下來(lái)要完成的必要步驟是___________。（填選項(xiàng)的符號(hào)）

A．用天平測(cè)量?jī)蓚�(gè)小球的質(zhì)量m1、m2

B．測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放高度h和拋出點(diǎn)距地面的高度H

C．分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N

D．測(cè)量平拋射程 、

（3）若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則其表達(dá)式可表示為__________（用（2）中測(cè)量的量表示）；

（4）若ml=45.0g、m2=9.0g， =46.20cm，則可能的最大值為_________cm。

Answer 1

【答案】 BCD ACD =+ 77.00（只要計(jì)算出77均給分）

【解析】 (1)A、“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，是通過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，只要離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，對(duì)斜槽是否光滑沒(méi)有要求，故A錯(cuò)誤；

B、要保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，則軌道的末端必須水平，故B正確；

C、要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下，故C正確；

D、為了保證小球碰撞為對(duì)心正碰，且碰后不反彈，要求m1>m2，故D正確。

應(yīng)選：BCD。

(2)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律定律，即驗(yàn)證：m1v1=m1v2+m2v3，小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們拋出點(diǎn)的高度相等，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，上式兩邊同時(shí)乘以t得：m1v1t=m1v2t+m2v3t,得：m1OP=m1OM+m2ON，

因此實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量：兩球的質(zhì)量、小球的水平位移，故選：ACD。

(3)由(2)知，實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證：m1OP=m1OM+m2ON；

（4）如果碰撞過(guò)程機(jī)械能守恒, 則有最大值，則： ，

兩邊同時(shí)乘以t2得： ,則

帶入數(shù)據(jù)得：ON=77.0cm。