Question

【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。小球A底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條，用懸線懸掛在O點(diǎn)，光電門(mén)固定在O點(diǎn)正下方鐵架臺(tái)的托桿上，小球B放在豎直支撐桿上，桿下方懸掛一重錘，小球A（包含遮光條）和B的質(zhì)量用天平測(cè)出分別為、，拉起小球A一定角度后釋放，兩小球碰撞前瞬間，遮光條剛好通過(guò)光電門(mén)，碰后小球B做平拋運(yùn)動(dòng)而落地，小球A反彈右擺一定角度，計(jì)時(shí)器的兩次示數(shù)分別為、，測(cè)量O點(diǎn)到球心的距離為L，小球B離地面的高度為h，小球B平拋的水平位移為x。

(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)，下列說(shuō)法正確的是________。

A．要使小球A和小球B發(fā)生對(duì)心碰撞

B．小球A的質(zhì)量要大于小球B的質(zhì)量

C．應(yīng)使小球A由靜止釋放

(2)某次測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)如下：，，，，，，重力加速度g取，則小球A與小球B碰撞前后懸線的拉力之比為________，若小球A（包含遮光條）與小球B的質(zhì)量之比為________，則動(dòng)量守恒定律得到驗(yàn)證，根據(jù)數(shù)據(jù)可以得知小球A和小球B發(fā)生的碰撞是碰撞________（“彈性”或“非彈性”）。

Answer 1

【答案】A 彈性

【解析】

(1)由實(shí)驗(yàn)原理確定操作細(xì)節(jié)；(2)根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度求出小球通過(guò)最低點(diǎn)的速度，從而得出動(dòng)能的增加量，根據(jù)小球下降的高度求出重力勢(shì)能的減小量，判斷是否相等。

(1)[1]A．兩個(gè)小于必發(fā)生對(duì)心碰撞，故選項(xiàng)A正確；

B．碰撞后入射球反彈，則要求入射球的質(zhì)量小于被碰球的質(zhì)量，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C．由于碰撞前后A的速度由光電門(mén)測(cè)出，A釋放不一定從靜止開(kāi)始，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

故選A；

(2)[2]碰撞前后入射球A的速度由光電門(mén)測(cè)出：

，

；

被碰球B碰撞后的速度為：

；

根據(jù)牛頓第二定律,碰撞前有：

，

所以

；

同理碰撞后有：

，

所以

，

則：

；

[3]若碰撞前后動(dòng)量守恒則有：

，

從而求得：

；

[4]碰撞后的動(dòng)能

，

而碰撞后的動(dòng)能

，

由于

，

所以機(jī)械能守恒，故是彈性碰撞。