问题 问答题

某同学采用如图所示的装置来验证动量守恒定律.图中MN是斜槽,NR为水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹.重复上述操作10次,得到10个落点痕迹平均位置P;再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从固定位置由静止开始滚下,与B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作10次得到10个落点痕迹平均位置E、F.

①若A球质量为m1,半径为r1;B球质量为m2,半径为r2,则______;

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,本实验必需的______.

A.刻度尺B.打点计时器C.天平D.秒表

③A球每次从斜槽上某一固定位置由静止滚下,这是使______.

④设A球的质量为m1,B球的质量为m2,则本实验验证动量守恒定律的表达式为(用装置图中的字母表示)______.

答案

①小球在碰撞过程中水平方向动量守恒,由动量守恒定律得:

m1v0=m1v1+m2v2

在碰撞过程中机械能守,由机械能守恒定律得:

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,

要使两小球发生对心正碰,两球的半径应相等,r1=r2

②P为碰前入射小球落点的位置,E为碰后入射小球的位置,F为碰后被碰小球的位置,

小球离开轨道后做平抛运动,它们抛出点的高度相等,在空中的运动时间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,表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒,

带入数据得:m1•OP=m1•OE+m2•OF,实验需要测量小球的质量,物体的水平位移,因此需要的用天平测小球质量,用刻度尺测小球的水平位移,故选AC;

③小球从斜槽上同一位置由静止滚下,小球到达斜槽末端时的速度相等;

④由②可知,实验需要验证的表达式为:m1•OP=m1•OE+m2•OF.

故答案为:①C;②AC;③A球每次到槽口时有相同的速度;④m1•OP=m1•OE+m2•OF.

综合
判断题