Question

【題目】如圖甲，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究兩個(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)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通過測(cè)量_____（選填選項(xiàng)前的符號(hào)），間接地解決這個(gè)問題．

A．小球開始釋放高度h

B．小球拋出點(diǎn)距地面的高度H

C．小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程

（2）圖甲中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(fù)．

接下來要完成的必要步驟是_____．（填選項(xiàng)前的符號(hào)）

A．用天平測(cè)量兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2

B．測(cè)量小球m1開始釋放高度h

C．測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H

D．分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N

E．測(cè)量平拋射程OM，ON

（3）若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為_____（用（2）中測(cè)量的量表示）；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為_____（用（2）中測(cè)量的量表示）．

（4）經(jīng)測(cè)定，m1=45.0g，m2=7.5g，小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖乙所示．碰撞前、后m1的動(dòng)量分別為p1與p1′，則p1：p1′=_____：11；若碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為p2′，則p1′：p2′=11：_____．

實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，碰撞前、后總動(dòng)量的比值為_____．

Answer 1

【答案】 C ADE 14 2.9 1.01

【解析】（1）實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通過平拋運(yùn)動(dòng)間接地測(cè)量，根據(jù)v= 知，高度相同，則時(shí)間相同，可以通過水平射程表示速度．故選C．

（2、3）要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律定律，即驗(yàn)證：m1v1=m1v2+m2v3，小球離開軌道后做平拋運(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：ADE．

若碰撞為彈性碰撞，則機(jī)械能守恒，則有： m1v12=m1v22+m2v32，即．

（4）p1：p1′=OP：OM=44.8：35.2=14：11，

p1′：p2′=m1OM：m2ON=45×35.20：7.5×55.68=11：2.9．

碰撞前、后總動(dòng)量的比值