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10.如图所示,用“碰撞试验器”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)不借助其他仪器如何判断斜槽的末端是否处于水平?小球放在槽口上,小球不会发生滚动,则说明末端水平.
(2)若入射小球质量为m1,半径为r2,被碰小球质量为m2,半径为r2,则C.
A、m1>m2,r1>r2
B、m1>m2,r1<r2
C、m1>m2,r1=r2
D、m1<m2,r1=r2
(3)设入射小球质量为m1,被碰小球质量为m2,入射小球每次从同一高度释放,P为碰前入射小球落点的平均位置,M、N为入射小球和被碰小球同时下落的落地点,则关系式m1OP=m1OM+m20N成立(用m1、m2及图中字母表示),即表示碰撞中系统动量守恒.

分析 (1)明确末端水平时小球的受力情况,从而确定判断水平的基本方法;
(2)为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变,故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量;为了使两球发生正碰,两小球的半径相同.
(3)根据动量守恒定律与图示实验情景确定需要验证的表达式.

解答 解:(1)因此将小球放在槽口上,小球不会发生滚动,则说明末端水平;
(2)要使两球发生对心正碰,两球半径应相等,为防止入射球碰撞后反弹,入射球的质量应大于被碰球的质量,即:m1、m2大小关系为 m1>m2,r1、r2大小关系为 r1=r2.故选C;
(3)两球碰撞后做平抛运动,它们抛出点的高度相等,在空中的运动时间t相等,碰撞过程动量守恒,则m1v1=m1v1′+m2v2′,两边同时乘以时间t得:m1v1t=m1v1′t+m2v2′t,则m1OP=m1OM+m20N,故实验需要验证:m1OP=m1OM+m20N.
故答案为:(1)小球放在槽口上,小球不会发生滚动,则说明末端水平;(2)C(3)m1OP=m1OM+m20N

点评 本题考查验证动量守恒定律的实验,要注意本实验是运用等效思维方法,平抛时间相等,用水平位移代替初速度,这样将不便验证的方程变成容易验证.

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