题目内容
【题目】(9分)如图所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图。
(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>m2,r1>r2
B.m1>m2,r1<r2
C.m1>m2,r1=r2
D.m1<m2,r1=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.刻度尺 B.游标卡尺 C.天平 D.弹簧测力计 E.秒表
(3)实验中必需要求的条件是_______。
A.斜槽必须是光滑的
B.斜槽末端的切线必须水平
C.m1与m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度
D.m1每次必须从同一高度处滚下
(4)实验中必须测量的物理量是_________。
A.小球的质量m1和m2
B.小球起始高度h
C.小球半径r1和r2
D.小球起飞的时间t
E.桌面离地面的高度H
F.小球飞出的水平距离s
(5)设入射小球的质量m1,被碰小球质量为m2,P为被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。
【答案】(1)C(1分) (2)AC(1分) (3)BCD(2分) (4)AF(2分)
(5)(3分)
【解析】(1)小球在碰撞过程中动量守恒:m1v0=m1v1+m2v2,动能守恒,则m1v02=
m1v12+
m2v22,解得
,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,故选C;
(2)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m1v0=m1v1+m2v2,则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒,整理得:
,故需要测量的工具有刻度尺和天平,故选AC;
(3)验证动量守恒定律实验,斜槽轨道不必要光滑,故A错误;为碰撞后两球做平抛运动,碰撞的瞬间,入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线必须平行,故B正确;两球的球心在碰撞瞬间必须在同一高度,以保证正碰,选项C正确;为保证球的初速度相等,入射球每次都要从同一高度由静止滚下,故D正确;故选BCD;
(4)根据(2)的解答可知,实验中必须测量的物理量是:小球的质量m1和m2;小球飞出的水平距离,故选AF;
(5)根据(2)的解答可知,表达式为:。
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