Question

2．某同学用图所示装置来验证动量守恒定律，实验时先让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痕迹，重复10次；然后再把b球放在斜槽轨道末端的最右端附近静止，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．回答下列问题：

（1）在安装实验器材时斜槽的末端应处于水平切线处．
（2）小球a、b质量m_a、m_b的大小关系应满足m_a＞m_b，两球的半径应满足r_a=r_b（选填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）本实验中小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示，这时小球a、b两球碰后的平均落地点依次是图中水平面上的A点和C点．
（4）在本实验中结合图，验证动量守恒的验证式是下列选项中的B．
A．m_a$\overrightarrow{OC}$=m_a$\overrightarrow{OA}$+m_b$\overrightarrow{OB}$    B．m_a$\overrightarrow{OB}$=m_a$\overrightarrow{OA}$+m_b$\overrightarrow{OC}$    C．m_a$\overrightarrow{OA}$=m_a$\overrightarrow{OB}$+m_b$\overrightarrow{OC}$．

Answer 1

分析 （1）在安装实验器材时斜槽的末端应保持水平，才能使小球做平抛运动．
（2）为防止碰撞过程入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量；为了使小球发生对心碰撞，两小球的半径应相等．
（3）根据图示装置与小球的运动分析答题．
（4）根据实验的原理，明确动量守恒定律的内容，即可正确解答．

解答 解：（1）小球离开轨道后做平抛运动，在安装实验器材时斜槽的末端应保持水平，才能使小球做平抛运动．
（2）为防止碰撞过程入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量m_a大于m_b，即m_a＞m_b．为保证两个小球的碰撞是对心碰撞，两个小球的半径要相等；
（3）由图1所示装置可知，小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度减小，
b球在前，a球在后，两球都做平抛运动，由图示可知，未放被碰小球时小球a的落地点为B点，碰撞后a、b的落点点分别为A、C点．
（4）小球在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则有：m_av₀=m_av_A+m_bv_B，
两边同时乘以时间t得：m_av₀t=m_av_At+m_bv_Bt，
得：m_aOB=m_aOA+m_bOC，
故选：B．
故答案为：（1）保持水平；（2）＞，=；（3）A，C；（4）B

点评 本题考查了实验需要测量的量、实验注意事项、实验原理、刻度尺读数、动量守恒表达式，解题时需要知道实验原理，对刻度尺读数时要先确定其分度值，然后再读数，读数时视线要与刻度线垂直；求出需要实验要验证的表达式是正确答题的前提与关键．