题目内容
【题目】某同学采用如图的实验装置来验证动量守恒定律(图中小球A和B半径相同、质量分别为mA和mB),先调节轨道末端水平,木板竖直固定(B球和O’点在同一水平线上)。当不放置B球时,让A球从挡板处由静止开始运动,它能打到木板上的P点,将B球置于轨道末端,同样让A球从挡板处由静止开始运动,得到木板上两球的落点N和M,分别测量O’点到N、P和M点的距离为H1、H2和H3。
(1)该实验要求两球的质量关系为mA______(填“大于”“小于”或“等于”)mB
(2)若A球与B球碰撞动量守恒,则应有mA、mB、H1、H2和H3之间关系式为________。
(3)若A球与B球碰撞为弹性碰撞,则H1、H2和H3之间关系式为__________。
【答案】(1)大于 (2) (3)
【解析】
(1)实验中为了防止入射球反弹,则要求入射球的质量大于被碰球的质量,即mA大于mB;
(2)小球离开斜槽后做平抛运动,设其水平位移为L,则小球做平抛运动的时间:,小球的竖直位移:y=
gt2,解得:
,碰撞前入射球A的水平速度:
,碰撞后入射球A的水平速度:
,碰撞后被碰球B的水平速度:
,如果碰撞过程系统动量守恒,则:mAv1=mAv2+mBv3,即:
,整理得:
;
(3)若A球与B球碰撞为弹性碰撞,则 ,即
,联立解得:
.
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