Question

【題目】如圖為實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

(1) 若入射小球質(zhì)量為m1,半徑為r1;被碰小球質(zhì)量為m2,半徑為r2,則（____）

A.m1>m2，r1>r2 B. m1>m2，r1<r2 C. m1>m2，r1=r2 D. m1<m2，r1=r2

(2)為完成此實(shí)驗(yàn),以下所提供的測量工具中必需的是（____）

A.直尺 B.游標(biāo)卡尺 C.天平 D.彈簧秤 E.秒表

(3)設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1,被碰小球的質(zhì)量為m2，P為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置,則關(guān)系式(用m1、m2及圖中字母表示)___________成立,即表示碰撞中動(dòng)量守恒.

(4)在實(shí)驗(yàn)裝置中,若斜槽軌道是光滑的,則可以利用此裝置驗(yàn)證小球在斜槽上下滑過程中機(jī)械能守恒,這時(shí)需要測量的物理量有:小球釋放初位置到斜槽末端的高度差h1;小球從斜槽末端做平拋運(yùn)動(dòng)的水平移、豎直高度h2,則所需驗(yàn)證的關(guān)系式為:___________________.

Answer 1

【答案】 C AC

【解析】（1）在小球碰撞過程中水平方向動(dòng)量守恒定律故有：m1v0=m1v1+m2v2
在碰撞過程中動(dòng)能守恒故有： m1v02＝m1v12+m2v22
解得：

要碰后入射小球的速度v1＞0，即m1-m2＞0，m1＞m2，
為了使兩球發(fā)生正碰，兩小球的半徑相同，r1=r2，故選C．

（2）P為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置，M為碰后入射小球的位置，N為碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度為：
碰撞后入射小球的速度為：
碰撞后被碰小球的速度為： ．
若m1v1=m2v3+m1v2則表明通過該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩球碰撞過程中動(dòng)量守恒，帶入數(shù)據(jù)得：

所以需要測量質(zhì)量和水平位移，用到的儀器是直尺、天平．故選AC.

（3）由（2）中的分析可知，實(shí)驗(yàn)中需驗(yàn)證的表達(dá)式為：

（4）利用此裝置驗(yàn)證小球在斜槽上下滑過程中機(jī)械能守恒，即判斷重力勢能的減小量與動(dòng)能的增加量是否相等，重力勢能的減小量為mgh1，小球平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 ，則平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，則動(dòng)能的增加量為 ，則所需驗(yàn)證的關(guān)系式為：mgh1＝，即s2=4h1h2．