Question

【题目】如图,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.

(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通过仅测量________(填选项前的符号),间接地解决这个问题.

A.小球开始释放高度h

B.小球抛出点距地面的高度H

C.小球做平抛运动的射程

(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影.实验时,先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP.然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复.

接下来要完成的必要步骤是________.(填选项前的符号)

A.用天平测量两个小球的质量m1、m2

B.测量小球m1开始释放高度h

C.测量抛出点距地面的高度H

D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N

E.测量平抛射程OM、ON

(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为_______(用(2)中测量的量表示).

(4)经测定,m1＝45.0g,m2＝7.5g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示.碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′,则p1:p1′＝_____:11;若碰撞结束时m2的动量为p2′,则p1′:p2′＝11:________.

实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值为________.

Answer 1

【答案】 (1)C； (2)ADE； (3) (4)14； 2.9； 1.01

【解析】（1）小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，小球的水平位移与小球的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，故选C．

(2) 要验证动量守恒定律定律，即验证： ，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得： ，得： ，因此实验需要测量：两球的质量、小球的水平位移，故选：ADE．

(3)由(2)分析可知：表达式可表示为： ，

(4)碰撞前后动量之比： ， ,

点晴：解决本题关键是理解瞬时速度不易测量，转换成水平位移的测量，结合平抛运动水平方向的匀速直线和竖直方向的自由落体。