Question

【題目】如圖所示為“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．已知a、b小球的質(zhì)量分別為ma、mb，半徑分別是ra、rb，圖中P 點(diǎn)為單獨(dú)釋放a球的平均落點(diǎn)，M、N是a、b小球碰撞后落點(diǎn)的平均位置．

（1）本實(shí)驗(yàn)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(wú)初速釋放

D．入射球與被碰球滿足ma=mb，ra=rb

（2）為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．需要測(cè)量OP間的距離x1，則還需要測(cè)量的物理量有_____、____

（用相應(yīng)的文字和字母表示）

（3）如果動(dòng)量守恒，須滿足的關(guān)系式是_______（用測(cè)量物理量的字母表示）

Answer 1

【答案】 BC OM間的距離x2 ON間的距離x3 maOP=maOM+mb0N

【解析】（1）“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，是通過(guò)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(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，對(duì)斜槽是否光滑沒(méi)有要求，故A錯(cuò)誤；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B正確；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；為了保證小球碰撞為對(duì)心正碰，且碰后不反彈，要求ma＞mb，ra=rb，故D錯(cuò)誤．應(yīng)選BC．
（2）要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律定律，即驗(yàn)證：mav1=mav2+mbv3，小球離開(kāi)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：mav1t=mav2t+mbv3t，得：max1=max2+mbx3
因此實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量：測(cè)量OP間的距離x1，OM間的距離x2，ON間的距離x3；
（3）如果動(dòng)量守恒，須滿足的關(guān)系式是：max1=max2+mbx3．