Question

【題目】如圖所示，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器“可以驗(yàn)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：先安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，記下重垂線所指的位置接下來的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟不放小球2，讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，并落在地面上重復(fù)多次，用盡可能小的圓，把小球的所有落點(diǎn)圈在里面，其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置．

步驟把小球2放在斜槽前端邊緣位置B，讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下，使它們碰撞重復(fù)多次，并使用與步驟1同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置．

步驟用刻度尺分別測量三個落地點(diǎn)的平均位置M、P、N離O點(diǎn)的距離，即線段OM、OP、ON的長度．

對于上述實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是_____

A.應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下

B.斜槽軌道必須光滑

C.斜槽軌道末端必須水平

D.實(shí)驗(yàn)過程中白紙可以移動，復(fù)寫紙不可以移動

E.小球1的質(zhì)量應(yīng)大于小球2的質(zhì)量

上述實(shí)驗(yàn)除需測量線段OM、OP、ON的長度外，還需要測量的物理量有______

A.A、B兩點(diǎn)間的高度差 點(diǎn)離地面的高度

小球1和小球2的質(zhì)量、 小球1和小球2的半徑r

當(dāng)所測物理量滿足表達(dá)式 ______________________________用所測物理量的字母表示時，即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律．

完成上述實(shí)驗(yàn)后，某實(shí)驗(yàn)小組對上述裝置進(jìn)行了改造，如圖2/span>所示在水平槽末端與水平地面間放置了一個斜面，斜面的頂點(diǎn)與水平槽等高且無縫連接使小球1仍從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟1和2的操作，得到兩球落在斜面上的平均落點(diǎn)、、用刻度尺測量斜面頂點(diǎn)到、、三點(diǎn)的距離分別為、、則驗(yàn)證兩球碰撞過程中動量守恒的表達(dá)式為_____________________用所測物理量的字母表示．

Answer 1

【答案】ACEC

【解析】

在驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用平拋運(yùn)動的知識得出碰撞前后兩球的速度，因?yàn)橄侣涞臅r間相等，則水平位移代表平拋運(yùn)動的速度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定需要測量的物理量；根據(jù)動量守恒定律及機(jī)械能守恒定律可求得動量守恒及機(jī)械能守恒的表達(dá)式；小球落在斜面上，根據(jù)水平位移關(guān)系和豎直位移的關(guān)系，求出初速度與距離的表達(dá)式，從而得出動量守恒的表達(dá)式。

（1）因?yàn)槠綊佭\(yùn)動的時間相等，根據(jù)，所以用水平射程可以代替速度，則需測量小球平拋運(yùn)動的射程間接測量速度，故應(yīng)保證斜槽末端水平，小球每次都從同一點(diǎn)滑下；同時為了小球2能飛的更遠(yuǎn)，防止1反彈，球1的質(zhì)量應(yīng)大于球2的質(zhì)量；實(shí)驗(yàn)過程中白紙不可以移動，復(fù)寫紙不可以移動故ACE正確，BD錯誤。故選ACE。（2）根據(jù)動量守恒得，所以除了測量線段OM、OP、ON的長度外，還需要測量的物理量是小球1和小球2的質(zhì)量、。故選C。（3）因?yàn)槠綊佭\(yùn)動的時間相等，則水平位移可以代表速度，OP是A球不與B球碰撞平拋運(yùn)動的位移，該位移可以代表A球碰撞前的速度，OM是A球碰撞后平拋運(yùn)動的位移，該位移可以代表碰撞后A球的速度，ON是碰撞后B球的水平位移，該位移可以代表碰撞后B球的速度，當(dāng)所測物理量滿足表達(dá)式。（4）碰撞前，落在圖中的點(diǎn)，設(shè)其水平初速度為，小球和發(fā)生碰撞后，的落點(diǎn)在圖中點(diǎn)，設(shè)其水平初速度為，的落點(diǎn)是圖中的點(diǎn)，設(shè)其水平初速度為設(shè)斜面BC與水平面的傾角為，由平拋運(yùn)動規(guī)律得：，解得：，同理，可見速度正比于。所以只要驗(yàn)證即可。