Question

【题目】如图所示为实验室“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置．

①下列说法中不符合本实验要求的是__________．

A．入射球比靶球质量大，但二者的直径可以不同

B．在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放

C．安装轨道时，轨道末端必须水平

D．需要使用的测量仪器有天平和刻度尺

②实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为O点，经多次释放入射球，在记录纸上找到了两球平均落点位置为M、P、N，并测得它们到O点的距离分别为、和。已知入射球的质量为，靶球的质量为，如果测得近似等于________，则认为成功验证了碰撞中的动量守恒．

③在实验中，根据小球的落点情况，若等式______________成立，则可证明碰撞中系统的动能守恒（要求用②问中测量的物理量表示）．

Answer 1

【答案】 A

【解析】①要使两球发生对心正碰，两球半径应相等，为防止入射球碰撞后反弹，入射球的质量应大于靶球的质量，所以入射球比靶球质量大，入射球与靶球半径应相等，故A不符合要求；为保持入射球的初速度相等，在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放，故B符合要求；为保证小球离开轨道后做平抛运动，小球离开轨道时的速度必须水平，安装轨道时，轨道末端必须水平，故C符合要求；实验中需要测出小球质量与小球的水平位移，需要使用的测量仪器有天平和刻度尺，故D符合要求。所以选A。

②两球碰撞后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，碰撞过程动量守恒，则，两边同时乘以时间t得： ，则，则碰撞过程中若满足，则系统动量守恒。

③如果碰撞过程能量守恒，由此可得： ，如果，将代入可得： ，只要满足，即可说明：碰撞过程动能守恒。