【題目】如圖1所示,用碰撞實驗器可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系:

先安裝好實驗裝置,在地上鋪一張白紙,白紙上鋪放復寫紙,記下重垂線所指的位置O。接下來的實驗步驟如下:

步驟1:不放小球2,讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下,并落在地面上。重復多次,用盡可能小的圓,把小球的所有落點圈在里面,其圓心就是小球落點的平均位置;

步驟2:把小球2放在斜槽前端邊緣位置B,讓小球1A點由靜止?jié)L下,使它們碰撞,重復多次,并使用與步驟1同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置;

步驟3:用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置MP、NO點的距離,即線段OM、OPON的長度。

1對于上述實驗操作,下列說法正確的是________。

A.應使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下

B.斜槽軌道必須光滑

C.斜槽軌道末端必須水平

D.小球1質(zhì)量應大于小球2的質(zhì)量

2上述實驗除需測量線段OM、OP、ON的長度外,還需要測量的物理量有________。

AA、B兩點間的高度差h1

BB點離地面的高度h2

C.小球1和小球2的質(zhì)量m1、m2

D.小球1和小球2的半徑r

3當所測物理量滿足表達式__________________________(用所測物理量的字母表示)時,即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律。如果還滿足表達式_______________________(用所測物理量的字母表示)時,即說明兩球碰撞時無機械能損失。

4完成上述實驗后,某實驗小組對上述裝置進行了改造,如圖2所示。在水平槽末端與水平地面間放置了一個斜面,斜面的頂點與水平槽等高且無縫連接。使小球1仍從斜槽上A點由靜止?jié)L下,重復實驗步驟12的操作,得到兩球落在斜面上的平均落點M′、P′、N′。用刻度尺測量斜面頂點到M′P′、N′三點的距離分別為 、 。則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為________________________________(用所測物理量的字母表示)

【答案】 ACD C

【解析】試題分析:為了保證每次碰撞速度相同,應使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下,A正確;小球每次從軌道上滑落過程中我們只需要得到相同的碰撞速度,實驗過程中摩擦力的存在與否,對我們研究實驗沒有影響,故不需要保證斜槽軌道必須光滑,B錯誤;我們研究的是水平方向上的碰撞,所以斜槽軌道末端必須水平,C正確;為了防止入射小球反彈,所以小球1質(zhì)量應大于小球2的質(zhì)量,D正確;

小球飛出后做平拋運動,在水平方向上做勻速直線運動,所以不放小球2時,小球1的速度,放了小球2后,小球1的速度為,小球2獲得的速度為,故需要驗證,即,故需要測量兩小球的質(zhì)量,C正確;

當所測物理量滿足表達式,說明兩球碰撞遵守動量守恒定律,由功能關系可知,只要成立則機械能守恒,即如果滿足,則兩球碰撞時無機械能損失。

碰撞前,小球1落在圖中的點,設其水平初速度為.小球12發(fā)生碰撞后,1的落點在圖中點,設其水平初速度為,m2的落點是圖中的點,設其水平初速度為. 設斜面BC與水平面的傾角為,由平拋運動規(guī)律得: ,解得.同理,可見速度正比于.所以只要驗證m1m1m2即可.

練習冊系列答案
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