Question

【題目】如圖所示為實驗室“驗證碰撞中的動量守恒”的實驗裝置．

①下列說法中不符合本實驗要求的是__________．

A．入射球比靶球質量大，但二者的直徑可以不同

B．在同一組實驗的不同碰撞中，每次入射球必須從同一高度由靜止釋放

C．安裝軌道時，軌道末端必須水平

D．需要使用的測量儀器有天平和刻度尺

②實驗中記錄了軌道末端在記錄紙上的豎直投影為O點，經多次釋放入射球，在記錄紙上找到了兩球平均落點位置為M、P、N，并測得它們到O點的距離分別為、和。已知入射球的質量為，靶球的質量為，如果測得近似等于________，則認為成功驗證了碰撞中的動量守恒．

③在實驗中，根據小球的落點情況，若等式______________成立，則可證明碰撞中系統的動能守恒（要求用②問中測量的物理量表示）．

Answer 1

【答案】 A

【解析】①要使兩球發生對心正碰，兩球半徑應相等，為防止入射球碰撞后反彈，入射球的質量應大于靶球的質量，所以入射球比靶球質量大，入射球與靶球半徑應相等，故A不符合要求；為保持入射球的初速度相等，在同一組實驗的不同碰撞中，每次入射球必須從同一高度由靜止釋放，故B符合要求；為保證小球離開軌道后做平拋運動，小球離開軌道時的速度必須水平，安裝軌道時，軌道末端必須水平，故C符合要求；實驗中需要測出小球質量與小球的水平位移，需要使用的測量儀器有天平和刻度尺，故D符合要求。所以選A。

②兩球碰撞后做平拋運動，它們拋出點的高度相等，在空中的運動時間t相等，碰撞過程動量守恒，則，兩邊同時乘以時間t得： ，則，則碰撞過程中若滿足，則系統動量守恒。

③如果碰撞過程能量守恒，由此可得： ，如果，將代入可得： ，只要滿足，即可說明：碰撞過程動能守恒。