Question

【題目】如圖,用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,即研究?jī)蓚�(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系.

(1)實(shí)驗(yàn)中,直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通過(guò)僅測(cè)量________(填選項(xiàng)前的符號(hào)),間接地解決這個(gè)問(wèn)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(dòng)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(yàn)時(shí),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(cè)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(lái)要完成的必要步驟是________.(填選項(xiàng)前的符號(hào))

A.用天平測(cè)量?jī)蓚�(gè)小球的質(zhì)量m1、m2

B.測(cè)量小球m1開始釋放高度h

C.測(cè)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(cè)量平拋射程OM、ON

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

(4)經(jīng)測(cè)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(dòng)量分別為p1與p1′,則p1:p1′＝_____:11;若碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為p2′,則p1′:p2′＝11:________.

實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明,碰撞前、后總動(dòng)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(dòng)，由于小球拋出點(diǎn)的高度相等，它們?cè)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)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(yàn)證動(dòng)量守恒定律定律，即驗(yàn)證： ，小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們拋出點(diǎn)的高度相等，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，上式兩邊同時(shí)乘以t得： ，得： ，因此實(shí)驗(yàn)需要測(cè)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(dòng)量之比： ， ,

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