某同學采用如圖所示的裝置來驗證動量守恒定律.圖中MN是斜槽,NR為水平槽.實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡.重復(fù)上述操作10次,得到10個落點痕跡平均位置P;再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓A球仍從固定位置由靜止開始滾下,與B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡.重復(fù)這種操作10次得到10個落點痕跡平均位置E、F.
①若A球質(zhì)量為m1,半徑為r1;B球質(zhì)量為m2,半徑為r2,則______;
A.m1>m2r1>r2 B.m1>m2r1<r2
C.m1>m2r1=r2 D.m1<m2r1=r2
②以下提供的器材中,本實驗必需的______.
A.刻度尺B.打點計時器C.天平D.秒表
③A球每次從斜槽上某一固定位置由靜止?jié)L下,這是使______.
④設(shè)A球的質(zhì)量為m1,B球的質(zhì)量為m2,則本實驗驗證動量守恒定律的表達式為(用裝置圖中的字母表示)______.
①小球在碰撞過程中水平方向動量守恒,由動量守恒定律得:
m1v0=m1v1+m2v2
在碰撞過程中機械能守,由機械能守恒定律得:
1
2
m1v02=
1
2
m1v12+
1
2
m2v22,
解得:v1=
m1-m2
m1+m2
v0,要碰后入射小球的速度v1>0,即m1-m2>0,
要使兩小球發(fā)生對心正碰,兩球的半徑應(yīng)相等,r1=r2;
②P為碰前入射小球落點的位置,E為碰后入射小球的位置,F(xiàn)為碰后被碰小球的位置,
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,
碰撞前入射小球的速度v1=
OP
t
,碰撞后入射小球的速度:v2=
OE
t
,碰撞后被碰小球的速度:v3=
OF
t
,
若m1v1=m2v3+m1v2,表明通過該實驗驗證了兩球碰撞過程中動量守恒,
帶入數(shù)據(jù)得:m1?OP=m1?OE+m2?OF,實驗需要測量小球的質(zhì)量,物體的水平位移,因此需要的用天平測小球質(zhì)量,用刻度尺測小球的水平位移,故選AC;
③小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下,小球到達斜槽末端時的速度相等;
④由②可知,實驗需要驗證的表達式為:m1?OP=m1?OE+m2?OF.
故答案為:①C;②AC;③A球每次到槽口時有相同的速度;④m1?OP=m1?OE+m2?OF.
練習冊系列答案
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