Question

【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)圖示裝置“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”，用不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛小球A，懸點(diǎn)O到小球球心的長(zhǎng)度為L,細(xì)繩偏離豎直方向的夾角可從量角器直接讀出。用固定的豎直支架支撐小球B，選擇大小相同、質(zhì)量不等的A、B兩個(gè)小球，將小球B放置在支架上。調(diào)節(jié)裝置，讓細(xì)繩豎直時(shí)A、B兩個(gè)小球等高并恰好接觸，已知支架的高度為h，重力加速度為g。根據(jù)裝置圖，結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理完成下列問(wèn)題：

(1)用天平測(cè)出小球A、B的質(zhì)量分別為m1、m2；

(2)用水平力將小球A拉至某一位置，讀出細(xì)繩偏離豎直方向的夾角為，由靜止釋放小球A；

(3)A與B發(fā)生碰撞后，A被反彈，細(xì)繩偏離豎直方向的最大夾角為，小球B做平拋運(yùn)動(dòng)，在水平方向的位移為X。

(4)計(jì)算出碰撞前瞬間，A的速度大小為_________；碰撞后B的速度大小為____________；

(5)驗(yàn)證A、B碰撞動(dòng)量守恒的表達(dá)式為________________________________。

Answer 1

【答案】

【解析】

(1)對(duì)A球由動(dòng)能定理可知：，解得： ；

由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得：

水平方向：

豎直方向：

聯(lián)立解得：；

(2)碰后A反彈細(xì)繩偏離豎直方向的最大夾角為，由動(dòng)能定理得：

解得：

由動(dòng)量守恒可知： ，聯(lián)立以上各式可解得：

。