题目内容
【题目】某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律,图中CQ是斜槽,QR为水平槽,二者平滑相接,实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面上的记录纸上,留下痕迹。重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。然后把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。
图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点,P为未放被碰球B时A球的平均落点,M为与B球碰后A球的平均落点,N为被碰球B的平均落点。若B球落点痕迹如图乙所示,其中米尺水平放置,且平行于OP。米尺的零点与O点对齐。
(1)入射球A的质量mA和被碰球B的质量mB的关系是mA________mB(选填“>”“<”或“=”)。
(2)碰撞后B球的水平射程约为________cm。
(3)下列选项中,属于本次实验不必测量的一个物理量是________(填选项前的字母)。
A.水平槽上未放B球时,测量A球平均落点位置到O点的距离
B.A球与B球碰撞后,测量A球平均落点位置到O点的距离
C.测量A球和B球的质量
D.测量G点相对于水平槽面的高度
(4)若碰撞前后动量守恒,则需验证的关系式为_____________________。
【答案】> 63.3(63.0-64.0) D
【解析】
(1)[1] 为防止两球碰撞后入射球反弹,入射球的质量应大于被碰球的质量,即 大于。
(2)[2] 由图乙所示可知,取所有落点中靠近中间的点读数,即可取一个最小的圆的圆心,约为;
(3)[3] 两球离开轨道后做平抛运动,它们在控制的运动时间t相等,如果碰撞过程动量守恒,则
两边同时乘以t得
则
实验需要测量小球的水平位移、小球的质量,不需要测量G点相对于水平槽面的高度,故选D。
(4)[4] 有以上分析可知,需要验证的表达式为