题目内容
【题目】如图为实验室中验证动量守恒实验装置示意图
(1)若入射小球质量为m1 , 半径为r1;被碰小球质量为m2 , 半径为r2 , 则
A.m1>m2r1>r2
B.m1>m2r1<r2
C.m1>m2r1=r2
D.m1<m2r1=r2
(2)为完成此实验,以下所提供的测量工具中必需的是 . (填下列对应的字母)
A.直尺
B.游标卡尺
C.天平
D.弹簧秤
E.秒表
(3)设入射小球的质量为m1 , 被碰小球的质量为m2 , P为碰前入射小球落点的平均位置,则关系式(用m1、m2及图中字母表示)成立,即表示碰撞中动量守恒.
(4)在实验装置中,若斜槽轨道是光滑的,则可以利用此装置验证小球在斜槽上下滑过程中机械能守恒,这时需要测量的物理量有:小球释放初位置到斜槽末端的高度差h1;小球从斜槽末端做平抛运动的水平移s、竖直高度h2 , 则所需验证的关系式为: .
【答案】
(1)C
(2)A,C
(3)m1 =m1 +m2
(4)S2=4h1h2
【解析】解:(1)在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有m1v0=m1v1+m2v2
在碰撞过程中动能守恒故有
解得v1=
要碰后入射小球的速度v1>0,即m1﹣m2>0,
m1>m2,
为了使两球发生正碰,两小球的半径相同,r1=r2
所以答案是:C.
(2、3)P为碰前入射小球落点的平均位置,M为碰后入射小球的位置,N为碰后被碰小球的位置,
碰撞前入射小球的速度
碰撞后入射小球的速度 .
碰撞后被碰小球的速度 .
若m1v1=m2v3+m1v2则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒,
带入数据得m1 =m1 +m2
所以需要测量质量和水平位移,用到的仪器是直尺、天平.(4)利用此装置验证小球在斜槽上下滑过程中机械能守恒,即判断重力势能的减小量与动能的增加量是否相等,
重力势能的减小量为mgh1,小球平抛运动的时间t= ,则平抛运动的初速度 ,则动能的增加量为 ,则所需验证的关系式为: ,即S2=4h1h2.
所以答案是:(1)C(2)AC(3)m1 =m1 +m2 (4)S2=4h1h2