Question

【题目】如图所示，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）实验必须要求满足的条件是_________。

A．斜槽轨道必须是光滑的

B．斜槽轨道末端的切线是水平的

C．入射球每次都要从同一高度由静止滚下

D．若入射小球质量为m1，被碰小球质量为m2，则m1＞m2

（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，然后，把被碰小球m2静置于轨道的末端，再将入射球m1从斜轨S位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是___________。（填选项的符号）

A．用天平测量两个小球的质量m1、m2

B．测量小球m1开始释放高度h和抛出点距地面的高度H

C．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N

D．测量平抛射程 、

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

（4）若ml=45.0g、m2=9.0g， =46.20cm，则可能的最大值为_________cm。

Answer 1

【答案】 BCD ACD =+ 77.00（只要计算出77均给分）

【解析】 (1)A、“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；

B、要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；

C、要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；

D、为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求m1>m2，故D正确。

应选：BCD。

(2)要验证动量守恒定律定律，即验证：m1v1=m1v2+m2v3，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：m1v1t=m1v2t+m2v3t,得：m1OP=m1OM+m2ON，

因此实验需要测量：两球的质量、小球的水平位移，故选：ACD。

(3)由(2)知，实验需要验证：m1OP=m1OM+m2ON；

（4）如果碰撞过程机械能守恒, 则有最大值，则： ，

两边同时乘以t2得： ,则

带入数据得：ON=77.0cm。