【題目】如圖是用來驗證動量守恒的實驗裝置，彈性球1用細線懸掛于O點，O點正下方桌子的邊緣放有一靜止彈性球2.實驗時，將球1拉到A點并從靜止開始釋放球1，當它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞.碰撞后，球1把處于豎直方向的輕質(zhì)指示針OC推移到與豎直線最大夾角為處，球2落到水平地面上的D點.測出有關數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒.現(xiàn)已測出：在A點時，彈性球1球心離水平桌面的高度為a，輕質(zhì)指示針OC與豎直方向的夾角為，球1和球2的質(zhì)量分別為m1、m2，D點與桌子邊沿間的水平距離為b.

（1）在此實驗中要求m1________m2（填“大于”“小”或“等于”）；

（2）此外還需要測量的量是________；

（3）根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中驗證動量守恒的表達式為__________.

【答案】大于 球1的擺長L和桌面離水平地面的高度h

【解析】

第一空. 為了防止碰后球1反彈，球1的質(zhì)量應大于球2的質(zhì)量.

第二空.實驗需要測量的量為：球1的擺長L和桌面離水平地面的高度h.

要驗證動量守恒，就需要知道碰撞前后的動量，所以要測量1、2兩個小球的質(zhì)量m1、m2，要通過平拋運動的分位移公式求解碰撞后球2的速度，所以要測量桌面離水平地面的高度h.球1從A處下擺過程只有重力做功，機械能守恒，根據(jù)機械能守恒定律有，解得.

碰撞后球1上升到最高點的過程中，機械能守恒，根據(jù)機械能守恒定律有，解得.

碰撞后球2做平拋運動，，所以碰后球2速度，

第三空. 要驗證的表達式為：。

所以該實驗中驗證動量守恒的表達式為m1v1=m1v2+m2v3，

代入數(shù)據(jù)得.

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A. 小球通過最高點時的最小速度vmin＝

B. 小球通過最高點時的最小速度vmin＝0

C. 小球在水平線ab以下的管道中運動時，內(nèi)側(cè)管壁對小球一定無作用力

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（2）為了保持ab棒靜止，需要在棒的中點施加了一平行于導軌平面的外力F，求當t=2s時，外力F的大小和方向；

（3）5s后，撤去外力F，金屬棒將由靜止開始下滑，這時用電壓傳感器將R兩端的電壓即時采集并輸入計算機，在顯示器顯示的電壓達到某一恒定值后，記下該時刻棒的位置，測出該位置與棒初始位置相距2.4m，求金屬棒此時的速度及下滑到該位置的過程中在電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．

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