Question

【题目】用图甲的“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。O时小球抛出时球心在地面上的垂直投影点，实验时，先让入射小球多次从斜轨上S位置由静止释放，找到七落地点的平均位置P，测量平抛水平射程OP。然后把被碰小球静置于水平轨道的末端，再将入射小球从斜轨上S位置由静止释放，与小球相撞，多次重复实验，找到两个小球落地的平均位置M、N。

（1）下列器材选取或实验操作符合实验要求的时____________。

A.可选用半径不同的两小球

B.选用两球的质量应满足

C.需用秒表测量小球在空中飞行的时间

D.斜槽轨道必须光滑

（2）图乙是小球的多次落点痕迹，由此可确定其落点的平均位置对应的读数为____________cm

（3）在某次实验中，测量出两小球的质量分别为，三个落点的平均位置与O点的距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式________________，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒（用所给符号表示）。

（4）验证动量守恒的实验也可以在如图所示的水平气垫导轨上完成，实验时让两滑块分别从导轨的左右两侧向中间运动，滑块运动过程所受的阻力可忽略，它们穿过光电门后发生碰撞并粘连在一起。实验测得滑块A的总质量为滑块B的总质量为，两滑块遮光片的宽度相同，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。

	左侧光电门	右侧光电门
碰前
碰后		无

在实验误差允许范围内，若满足关系式 ____________。即验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒。（用测量的物理量表示）

Answer 1

【答案】B 55.50

【解析】

（1）[1]A.为保证碰撞在同一条水平线上，所以两个小球的半径要相等。故A错误；

B.为保证入射小球不反弹，入射小球的质量应比被碰小球质量大。故B正确；

C.小球在空中做平抛运动的时间是相等的，所以不需要测量时间。故C错误；

D.要保证小球在空中做平抛运动，所以斜槽轨道末端必须水平，但是在斜槽轨道的运动发生在平抛以前，所以不需要光滑，但入射球必须从同一高度释放。故D错误。

故选：B；

（2）[2]确定B球落点平均位置的方法：用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均位置；碰撞后m2球的水平路程应取为55.50cm；

（3）[3]要验证动量守恒定律定律，即验证：，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，上式两边同时乘以t得：

得：

，

可知，实验需要验证：

；

（4）[4]若让两滑块分别从导轨的左右两侧向中间运动，选取向右为正方向，则有：

，

设遮光片的宽度为d，则：

，，，

联立可得：

故答案为：[1]B[2]B[3] [4]