Question

【题目】如图所示，某同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球（小球与弹簧不连接），压缩弹簧并锁定，该系统放在内壁光滑的金属管中（管径略大于两球直径），金属管水平固定在离地面一定高度处，解除弹簧锁定，两小球向相反方向弹射，射出管时均已脱离弹簧，现要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，并探究弹射过程遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，重力加速度大小取g，按下述步骤进行实验：

①用天平测出小球P和Q的质量分别为m1、m2；

②用刻度尺测出管口离地面的高度h；

③解除锁定记录两球在水平地面上的落点N、M；

根据该同学的实验，回答下列问题：

（1）除上述测量外，要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，还需要测量的物理量是（______）

A．弹簧的压缩量Δx

B．P、Q两球落地点M、N到对应管口的水平距离 x1、x2

C．金属管的长度L

D．两球从弹出到落地的时间 t1、t2

（2）根据测量物理量可得弹性势能的表达式EP=_____________________________________。

（3）如果满足关系式_______________________，则说明弹射过程中轻弹簧和两金属球组成的系统动量守恒。（用测得的物理量符号表示）

Answer 1

【答案】B； ； ；

【解析】

（1）由题意可知，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，则由EP＝mv2即可求得弹性势能；故应测量小球的质量m以及通过光电门的速度v，为了测量小球的速度，需要知道做平抛运动的水平位移，即需测量P、Q两球落地点M、N到对应管口的水平距离 x1、x2；压缩量、金属管的长度以及时间和小球的直径均不需要测量；故B正确，ACD错误。故选B；
（2）由（1）可知：

由h＝gt2可得平抛运动的时间为：t=，根据水平方向上的匀速直线运动规律可知：v1＝，v2＝，即为：

（3）根据动量守恒定律可知，两球碰前动量为零，碰后方向向反，设向左为正，则有：0=m1v1-m2v2
再根据水平方向x=vt可得：m1x1=m2x2