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【题目】如图,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_______((2)中测量的量表示).

(4)经测定,m145.0g,m27.5g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示.碰撞前、后m1的动量分别为p1p1′,p1:p1_____:11;若碰撞结束时m2的动量为p2′,p1′:p211:________.

实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值________.

【答案】 (1)C; (2)ADE; (3) (4)14; 2.9; 1.01

【解析】(1)小球离开轨道后做平抛运动,由于小球抛出点的高度相等,它们在空中的运动时间相等,小球的水平位移与小球的初速度成正比,可以用小球的水平位移代替其初速度,故选C.

(2) 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: ,因此实验需要测量:两球的质量、小球的水平位移,故选:ADE.

(3)(2)分析可知:表达式可表示为:

(4)碰撞前后动量之比: ,

点晴:解决本题关键是理解瞬时速度不易测量,转换成水平位移的测量,结合平抛运动水平方向的匀速直线和竖直方向的自由落体。

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