Question

（10分）某同學(xué)用圖所示裝置來驗證動量守恒定律，實驗時先讓a球從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下痕跡，重復(fù)10次；然后再把b球放在斜槽軌道末端的最右端附近靜止，讓a球仍從原固定點由靜止開始滾下，和b球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次．回答下列問題：

（1）在安裝實驗器材時斜槽的末端應(yīng) 。

（2）小球a、b質(zhì)量ma、mb的大小關(guān)系應(yīng)滿足ma mb，兩球的半徑應(yīng)滿足ra rb（選填“＞”、“＜”或“=”）。ma＞mb

 

（3）本實驗中小球落地點的平均位置距O點的距離如圖10所示，這時小球a、b兩球碰后的平均落地點依次是圖10中水平面上的 點和 點。

（4）在本實驗中結(jié)合圖10，驗證動量守恒的驗證式是下列選項中的 。

A． B． C．

（5）經(jīng)測定，ma=45.0g，mb=7.5g，請結(jié)合圖分析：碰撞前、后ma­的動量分別為p1與p1′，則p1∶p1′= （保留分式）。有同學(xué)認(rèn)為，在該實驗中僅更換兩個小球的材質(zhì)，其它條件不變，可以使被碰小球做平拋運動的水平距離增大。請你用已知的數(shù)據(jù)，分析和計算出被碰小球mb平拋運動水平距離的最大值為 。

 

 

Answer 1

（1）處于水平切線處（2）> ；= （3）A；C（4）B（5）;

【解析】

試題分析：（1）為了得到水平的初速度，斜槽的末端處于水平切線處

（2）為了保證小球碰撞為對心正碰，且碰后不反彈，要求，在小球碰撞過程中水平方向動量守恒，故有，在碰撞過程中動能守恒，故有解得，要碰后a的速度，即，所以

（3）是同時落地，碰撞后兩小球做平拋運動，高度相同，所以運動時間相同，如果不同，則不能用水平位移代替碰撞后的速度，對實驗結(jié)果有影響；a小球和b小球相撞后，b小球的速度增大，a小球的速度減小，所以碰撞后a球的落地點距離O點最近，b小球離O點最遠(yuǎn)，中間一個點是未放b球時a的落地點，所以相碰后，小球a、b的平均落點位置依次是圖中A、C點；

（4）B為碰前入射小球落點的位置，A為碰后入射小球的位置，C為碰后被碰小球的位置，

碰撞前入射小球的速度，碰撞后入射小球的速度,碰撞后被碰小球的速度,若則表明通過該實驗驗證了兩球碰撞過程中動量守恒，帶入數(shù)據(jù)得：,B正確；

（5）；

發(fā)生彈性碰撞時，被碰小球獲得速度最大，根據(jù)動量守恒定律：m1v1=m1v/1+m2v/2

根據(jù)機械能守恒定律：

由以上兩式解得，因此最大射程為：

考點：驗證動量守恒定律實驗