Question

【題目】如圖所示為“探究碰撞中的不變量”的實驗裝置示意圖．已知a、b小球的質量分別為ma、mb，半徑分別是ra、rb，圖中P點為單獨釋放a球的平均落點，M、N是a、b小球碰撞后落點的平均位置。

（1）本實驗必須滿足的條件是_________。

A．斜槽軌道必須是光滑的

B．斜槽軌道末端的切線水平

C．入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速釋放

D．入射球與被碰球滿足ma＝mb，ra＝rb

（2）為了驗證動量守恒定律，需要測量OP間的距離x1，則還需要測量的物理量有_______、_______（用相應的文字和字母表示）。

（3）如果動量守恒，須滿足的關系式是______________________（用測量物理量的字母表示）。

Answer 1

【答案】（1）BC； （2）OM間的距離x2； ON間的距離x3； （3）

【解析】

(1)在做“驗證動量守恒定律”的實驗中,是通過平拋運動的基本規(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動,則軌道的末端必須水平.
(2)由動量守恒定律求出需要驗證的表達式,根據(jù)表達式確定需要測量的量;

(3)根據(jù)(2)的分析確定需要驗證的關系式

:(1)A、“驗證動量守恒定律”的實驗中,是通過平拋運動的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的,只要離開軌道后做平拋運動,對斜槽是否光滑沒有要求,故A錯誤;
B、要保證每次小球都做平拋運動,則軌道的末端必須水平,所以B選項是正確的;
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,所以C選項是正確的;
D、為了保證小球碰撞為對心正碰,且碰后不反彈,要求 ,故D錯誤.

故選BC

(2)要驗證動量守恒定律定律,即驗證: ,小球離開軌道后做平拋運動,它們拋出點的高度相等,在空中的運動時間t相等, 上式兩邊同時乘以t得

OM間的距離x2和ON間的距離x3

(3)由(2)知,實驗需要驗證