Question

7．如圖1所示是“驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置．讓質(zhì)量為m₁的小球從斜面上某處自由滾下，與靜止在支柱上質(zhì)量為m₂的小球發(fā)生對(duì)心碰撞，則
（1）兩小球的質(zhì)量關(guān)系必須滿足B
A．m₁=m₂　　    B．m₁＞m₂　      C．m₁＜m₂　      D．沒有限制
（2）實(shí)驗(yàn)必須滿足的條件是AC
A．軌道末端的切線必須是水平的
B．斜槽軌道必須是光滑的
C．入射小球m₁每次都必須從同一高度由靜止釋放
D．入射小球m₁和被碰小球m₂的球心在碰撞的瞬間可以不在同一高度上
（3）若采用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以下所提供的測(cè)量工具中必需的是ABC
A．直尺         B．游標(biāo)卡尺      C．天平      D．彈簧秤          E．秒表
（4）在實(shí)驗(yàn)裝置中，若用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球的直徑如圖2，則讀數(shù)為1.355cm．

Answer 1

分析 （1）驗(yàn)證碰撞過程中的動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量．
（2）在做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，是通過平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，所以要保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，則軌道的末端必須水平．
（3）分析實(shí)驗(yàn)原理，得出需要驗(yàn)證的表達(dá)式則可找出需要的儀器；
（4）游標(biāo)卡尺的讀法，先確定分度數(shù)，從而確定精確度，進(jìn)行讀數(shù)；

解答 解：（1）在“驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)中，為防止被碰球碰后反彈，入射球的質(zhì)量必須（遠(yuǎn)）大于被碰球的質(zhì)量，因此B正確，ACD錯(cuò)誤．故選B．
（2）A、要保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，則軌道的末端必須水平，故A正確；
B、“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，是通過平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，只要離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，對(duì)斜槽是否光滑沒有要求，故B錯(cuò)誤；
C、要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下，故C正確；
D、要保證碰撞后都做平拋運(yùn)動(dòng)，兩球要發(fā)生正碰，碰撞的瞬間，入射球與被碰球的球心應(yīng)在同一水平高度，兩球心的連線應(yīng)與軌道末端的切線平行，因此兩球半徑應(yīng)該相同，故D錯(cuò)誤．
故選：AC．
（3）小球粒子軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們拋出點(diǎn)的高度相同，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，
m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t，則有：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，
m₁OP=m₁OM+m₂（ON-2r），則實(shí)驗(yàn)需要測(cè)出：小球的質(zhì)量、小球的水平位置、小球的半徑，故需要用到的儀器有：天平，直尺和游標(biāo)卡尺；
故選：ABC；
（4）游標(biāo)卡尺是20分度的卡尺，其精確度為0.05mm
則圖示讀數(shù)為：13mm+11×0.05mm=13.55mm=1.355cm；
故答案為：（1）B；  （2）AC；  （3）ABC；  （4）1.355；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，知道實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、應(yīng)用動(dòng)量守恒定律即可正確解題；實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：（1）前提條件：保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞之后還沿這條直線運(yùn)動(dòng)．（2）利用斜槽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即m₁＞m₂，防止碰后m₁被反彈