Question

【題目】某小組同學(xué)為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，在實(shí)驗(yàn)室找到了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．測(cè)得大小相同的a、b小球的質(zhì)量分別為ma、mb，實(shí)驗(yàn)得到M、P、N三個(gè)落點(diǎn)。圖中P點(diǎn)為單獨(dú)釋放a球的平均落點(diǎn)。

（1）本實(shí)驗(yàn)必須滿足的條件是________．

A．兩小球的質(zhì)量滿足ma＝mb

B．斜槽軌道必須是光滑的

C．斜槽軌道末端的切線水平

D．入射小球a每次都從斜槽上的不同位置無初速度釋放

（2） a、b小球碰撞后，b球的平均落點(diǎn)是圖中的_______．（填M或N）

（3）為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，需要測(cè)量OM間的距離，還需要測(cè)量的物理量有______________、______________（用相應(yīng)的文字和字母表示）．

（4）如果碰撞過程動(dòng)量守恒，兩小球間滿足的關(guān)系式是______________________（用測(cè)量物理量的字母表示）．

Answer 1

【答案】 C N OP的距離x2， ON的距離x3 max2＝max1＋mbx3

【解析】(1)A、驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)，為防止入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤。B、“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，是通過平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，只要離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)即可，實(shí)驗(yàn)時(shí)要保證斜槽軌道末端的切線是水平的，對(duì)斜槽是否光滑沒有要求，故B錯(cuò)誤；C、要保證碰撞后都做平拋運(yùn)動(dòng)，兩球要發(fā)生正碰，碰撞的瞬間，入射球與被碰球的球心應(yīng)在同一水平高度，兩球心的連線應(yīng)與軌道末端的切線平行，因此兩球半徑也應(yīng)該相同，故C正確．D、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D錯(cuò)誤；故選C．

(2)小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度減小，b球在前，a球在后，兩球都做平拋運(yùn)動(dòng)，由圖示可知，未放被碰小球時(shí)小球a的落地點(diǎn)為P點(diǎn)，碰撞后a、b的落點(diǎn)點(diǎn)分別為M、N點(diǎn).

(3)小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，小球在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等；碰撞過程動(dòng)量守恒，則mav0=mavA+mbvB，兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t得：mav0t=mavAt+mbvBt，則maOP=maOM+mbON，故驗(yàn)證動(dòng)量守恒需要測(cè)量的物理量還有OP的距離x2，ON的距離x3.

(4)代入測(cè)量數(shù)據(jù)可得，驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式為max2＝max1＋mbx3.