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】（1）BC； （2）OM間的距離x2； ON間的距離x3； （3）

【解析】

(1)在做“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,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.
(2)由動(dòng)量守恒定律求出需要驗(yàn)證的表達(dá)式,根據(jù)表達(dá)式確定需要測(cè)量的量;

(3)根據(jù)(2)的分析確定需要驗(yàn)證的關(guān)系式

:(1)A、“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;
B、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,所以B選項(xiàng)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(xiàng)是正確的;
D、為了保證小球碰撞為對(duì)心正碰,且碰后不反彈,要求 ,故D錯(cuò)誤.

故選BC

(2)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律定律,即驗(yàn)證: ,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

OM間的距離x2和ON間的距離x3

(3)由(2)知,實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證