Question

【题目】如图所示，某同学用图装置做验证动量守恒定律的实验。先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。

(1)本实验必须测量的物理量有________。

A.斜槽轨道末端到水平地面的高度H

B.小球a、b的质量ma、mb

C.小球a、b的半径r

D.小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t

E.记录纸上0点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC

F.a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h

(2)小球a、b的质量ma,mb应该满足的关系是________。

(3)让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，下列说法正确的是________。

A.两小球碰后到落地在空中运动时间相同

B.为保证实验成功，斜槽轨道应尽量光滑

C.两小球碰后，小球a的落地点是图中水平面上的A点

D.两小球碰后，小球b的落地点是图中水平面上B点

(4)按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是________________。

Answer 1

【答案】(1)BE (2) (3)AC (4)

【解析】

（1）要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平抛运动，速度可以用水平位移代替。所以需要测量的量为：小球a、b的质量ma、mb，记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC；故选BE。
（2）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有mav0=mav1+mbv2
在碰撞过程中动能守恒，故有mav02=mav12+mbv22
解得v1=v0
要碰后a的速度v1＞0，即ma-mb＞0，ma＞mb
（3）两小球碰后做平抛运动，竖直高度相同，则落地在空中运动时间相同，选项A正确；斜槽轨道是否光滑，对实验无影响，只要到达底端的速度相等即可，选项B错误；两小球碰后，小球a的落地点是图中水平面上的A点，选项C正确；两小球碰后，小球b的落地点是图中水平面上C点，选项D错误；故选AC.

（4）设落地时间为t，B为碰前入射小球落点的位置，A为碰后入射小球的位置，C为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度v1＝；碰撞后入射小球的速度v2＝；碰撞后被碰小球的速度v3＝；若mav1=mbv3+mav2则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，代入数据得：ma OB=ma OA+mb OC