题目内容

5．如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即验证两个小球在水平轨道末端碰撞前后的动量守恒．入射小球质量为m1，被碰小球质量为m2．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多次从倾斜轨道上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置，并记下此位置距O点的距离，然后把被碰小球m2静止于水平轨道末端，再将入射小球m1从倾斜轨道上S位置静止释放，与小球m2相撞，多次重复此过程，并分别找到它们平均落点的位置距O点的距离．则下列说法正确的是（　　）
A．实验中要求两小球半径相等，且满足m1＜m2
B．实验中要求倾斜轨道必须光滑
C．如果等式m1x3=m1x1+m2x2成立，可验证两小球碰撞过程动量守恒
D．如果等式m1x22=m1x12+m2x32成立，可验证两小球发生的是弹性碰撞

分析 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，由于两球从同一高度下落，故下落时间相同，所以水平向速度之比等于两物体水平方向位移之比，然后由动量守恒定律与机械能守恒分析答题．

解答 解：A、实验中要求两小球半径相等，且为了防止出现入射球反弹，入射球的质量要大于被碰球的质量，即m1＞m2，故A错误；
B、实验中要求倾斜轨道不需要光滑，只要每次从同一点由静止滑下即可，故B错误；
C、小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间t相等，
它们的水平位移x与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，
若两球相碰前后的动量守恒，则有：m1v0=m1v1+m2v2，又x2=v0t，x1=v1t，x3=v2t，
代入得：m1x2=m1x1+m2x3，故C错误；
D、若碰撞是弹性碰撞，则机械能守恒，由机械能守恒定律得：$\frac{1}{2}$m1v02=$\frac{1}{2}$m1v12+$\frac{1}{2}$m1v22，
将OP=v0t，OM=v1t，ON=v2t
代入得：m1x22=m1x12+m2x32，故D正确．
故选：D．

点评 本题考查了实验注意事项，知道实验原理与实验注意事项即可正确解题，要注意基础知识的学习与掌握，该实验中，虽然小球做平抛运动，但是却没有用到速和时间，而是用位移x来代替速度v，成为是解决问题的关键．

练习册系列答案
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16．如图所示，是一质点做直线运动的位移S和时间平方t2的关系图象，则该质点（　　）
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