Question

【題目】如圖,用“碰撞實(shí)驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系.

(1)實(shí)驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通過僅測量________(填選項前的符號),間接地解決這個問題.

A.小球開始釋放高度h

B.小球拋出點(diǎn)距地面的高度H

C.小球做平拋運(yùn)動的射程

(2)圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影.實(shí)驗時,先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點(diǎn)的位置P,測量平拋射程OP.然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復(fù).

接下來要完成的必要步驟是________.(填選項前的符號)

A.用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2

B.測量小球m1開始釋放高度h

C.測量拋出點(diǎn)距地面的高度H

D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N

E.測量平拋射程OM、ON

(3)若兩球相碰前后的動量守恒,其表達(dá)式可表示為_______(用(2)中測量的量表示).

(4)經(jīng)測定,m1＝45.0g,m2＝7.5g,小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖所示.碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1′,則p1:p1′＝_____:11;若碰撞結(jié)束時m2的動量為p2′,則p1′:p2′＝11:________.

實(shí)驗結(jié)果說明,碰撞前、后總動量的比值為________.

Answer 1

【答案】 (1)C； (2)ADE； (3) (4)14； 2.9； 1.01

【解析】（1）小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，由于小球拋出點(diǎn)的高度相等，它們在空中的運(yùn)動時間相等，小球的水平位移與小球的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，故選C．

(2) 要驗證動量守恒定律定律，即驗證： ，小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，它們拋出點(diǎn)的高度相等，在空中的運(yùn)動時間t相等，上式兩邊同時乘以t得： ，得： ，因此實(shí)驗需要測量：兩球的質(zhì)量、小球的水平位移，故選：ADE．

(3)由(2)分析可知：表達(dá)式可表示為： ，

(4)碰撞前后動量之比： ， ,

點(diǎn)晴：解決本題關(guān)鍵是理解瞬時速度不易測量，轉(zhuǎn)換成水平位移的測量，結(jié)合平拋運(yùn)動水平方向的勻速直線和豎直方向的自由落體。