Question

6．某同學(xué)用如圖1所示裝置，通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．
（1）實(shí)驗(yàn)中必須要求的條件是BD
A．斜槽軌道盡量光滑以減少誤差
B．斜槽軌道末端的切線必須水平
C．入射球和被碰球的質(zhì)量必須相等，且大小相同
D．入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下
（2）在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量ABCE（填選項(xiàng)號(hào)）
A．水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離
B．A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)M到O點(diǎn)的距離
C．A球與B球碰撞后，測(cè)量B球落點(diǎn)N到O點(diǎn)的距離
D．測(cè)量A球或B球的直徑
E．測(cè)量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比）
F．測(cè)量釋放點(diǎn)G相對(duì)于水平槽面的高度
G．測(cè)量水平槽面離地的高度
（3）某次實(shí)驗(yàn)中得出的落點(diǎn)情況如圖2所示，假設(shè)碰撞過程中動(dòng)量守恒，則入射小球質(zhì)量m₁和被碰小球質(zhì)量m₂之比為4：1．

Answer 1

分析 （1）在做“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，所以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；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康目梢灾�道�?yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中哪些量要測(cè)量；
（3）由于兩球從同一高度下落，故下落時(shí)間相同，所以水平向速度之比等于兩物體水平方向位移之比，然后根據(jù)動(dòng)量守恒列方程即可正確求出質(zhì)量之比．

解答 解：（1）A、“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)，對(duì)斜槽是否光滑沒有要求，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、為了使小球碰后不被反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，故C錯(cuò)誤；
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正確．故選BD．
 （2）小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于拋出點(diǎn)的高度相等，它們?cè)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，
如果碰撞過程動(dòng)量守恒，則：m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，
兩邊同時(shí)乘以t，則：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，
m₁OP=m₁OM+m₂ON，實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量小球的質(zhì)量、小球的水平位移，故選ABCE；
（3）碰撞過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，需要滿足：m₁OP=m₁OM+m₂ON，
由圖2所示可知，OP=25.5cm，OM=15.5cm，ON=40.0cm，
代入：m₁OP=m₁OM+m₂ON解得：m₁：m₂=4：1；
故答案為：（1）BD；（2）ABCE；（3）4：1．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)的原理及要求以及數(shù)據(jù)處理等基礎(chǔ)知識(shí)，難度不大，屬于基礎(chǔ)題，是考查基礎(chǔ)知識(shí)的好題．