题目内容
【题目】如图所示,一光滑水平面上有质量为m的光滑曲面体A,A右端与水平面平滑连接,一质量为m的小球C放在曲面体A的斜面上,距水平面的高度为h.小球C从静止开始滑下,然后与质量为2m球B发生正碰(碰撞时间极短,且无机械能损失).求:
(1)小球C与曲面体A分离时,A、C速度大小;
(2)小球C与小球B发生碰撞后,小球C能否追上曲面体A。
【答案】(1) (2) 追不上
【解析】
(1) .C从曲面体滑下能量守恒,水平方向动量守恒:
设小球C与劈A分离时速度大小为v0,此时劈A速度大小为vA,小球C运动到劈A最低点的过程中,规定向右为正方向,系统水平方向动量守恒,机械能守恒,在水平方向,由动量守恒定律得:
,
由机械能守恒定律得:
解得:
A的速度向左
(2).C,B发生弹性正碰,能量守恒,动量守恒:
;
;
解得: 所以追不上
【题目】如图1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。O是小球抛出时球心在地面上的垂直投影点,实验时,先让入射小球m1多次从斜轨上S位置由静止释放,找到其落地点的平均位置P,测量平抛水平射程OP。然后把被碰小球m2静置于水平轨道的末端,再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放,与小球m2相撞,多次重复实验,找到两小球落地的平均位置M、N。
① 图2是小球m2的多次落点痕迹,由此可确定其落点的平均位置对应的读数为_______cm。
② 下列器材选取或实验操作符合实验要求的是____________。
A.可选用半径不同的两小球
B.选用两球的质量应满足m1>m2
C.小球m1每次必须从斜轨同一位置释放
D.需用秒表测定小球在空中飞行的时间
③ 在某次实验中,测量出两小球的质量分别为m1、m2,三个落点的平均位置与O点的距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内,若满足关系式________________,即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。(用测量的物理量表示)
④ 验证动量守恒的实验也可以在如图3所示的水平气垫导轨上完成。实验时让两滑块分别从导轨的左右两侧向中间运动,滑块运动过程所受的阻力可忽略,它们穿过光电门后发生碰撞并粘连在一起。实验测得滑块A的总质量为m1、滑块B的总质量为m2,两滑块遮光片的宽度相同,光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。
左侧光电门 | 右侧光电门 | |
碰前 | T1 | T2 |
碰后 | T3、T3 | 无 |
a.在实验误差允许范围内,若满足关系式_______________________,即验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒。(用测量的物理量表示)
b. 关于实验,也可以根据牛顿运动定律及加速的的定义,从理论上推导得出碰撞前后两滑块的动量变化量大小相等、方向相反。请写出推导过程__________(推导过程中对我用的物理量做必要的说明)。