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【题目】如图甲所示,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通过仅测量________(填选项前的符号),间接地解决这个问题。

A.小球开始释放高度h

B.小球抛出点距地面的高度H

C.小球做平抛运动的射程

2)图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP。然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复,接下来要完成的必要步骤是_______(填选项前的符号)

A.用天平测量两个小球的质量m1m2

B.测量小球m1开始释放高度h

C.测量抛出点距地面的高度H

D.分别找到m1m2相碰后平均落地点的位置MN

E.测量平抛射程OMON

3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为______________________________(用(2)中测量的量表示)。

4)经测定,m1="45.0" gm2="7.5" g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图乙所示。碰撞前、后m1的动量分别为p1p1',则p1:p1'=__________:11;若碰撞结束时m2的动量为p2',则p1':p2'=11:__________。实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值_______

【答案】1C;(2ADE;(3m1×OP=m1×OM+m2×ON或者【m1OPOM=m2×ON】;(4142.911.01

【解析】试题分析:(1)因为小球下落的高度相等,即下落的时间相等,故可以通过测量其平抛的射程计算小球碰撞前后的速度大小,故选C;(2)验证动量守恒定律时,需要用到小球的质量,故需要用天平测量两个小球的质量,步骤A是必要的;然后再找出两个小球平均落地点的位置MN,步骤D是必要的;最后还要测量平抛射程OMON的大小,故步骤E也是必要的;(3)由于小球的落地时间都是相等的,故用水平射程可以表示小球速度的大小,若动量守恒,则碰撞前的动量m1×OP,应该等于碰撞后的动量m1×OM+m2×ON,即m1×OP=m1×OM+m2×ON或者【m1OPOM=m2×ON】;(4)碰撞前后m1的动量之比p1p1'=OPOM=44.80cm35.20cm=1411;碰撞结束时m2的动量为p2',则p1'p2'=45.0×35.20):(7.5×55.68=112.9;可见,p114份,p111份,p22.9份,故碰撞前、后总动量的比值14:13.9≈1

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C. 乒乓球过网时与落到右侧桌边缘时速率之比为1∶2

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(2)将一单摆挂在测力传感器的探头上,用测力探头和计算机组成的实验装置来测定单摆摆动过程中摆线受到的拉力(单摆摆角小于5°),计算机屏幕上得到如图①所示的F-t图像.然后使单摆保持静止,得到如图②所示的F-t图像.那么:

①此单摆的周期T为__________s;②设摆球在最低点时Ep=0,已测得当地重力加速度为g,单摆的周期用T表示,那么测得此单摆摆动时的机械能E的表达式是_________ (用字母表示).

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