题目内容
【题目】两位同学用如图所示装置,通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。
(1)为了完成本实验,下列必须满足的条件是_______。
A.斜槽轨道末端的切线必须水平
B.入射球和被碰球的质量必须相等
C.入射球和被碰球大小必须相同
D.入射球每次必须从轨道同一位置由静止滚下
(2)实验中测得入射球A的质量为m1,被碰撞小球B的质量为m2,图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时,先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放,找到其平均落点的位置P,测得平抛射程为OP;再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放,与小球B相撞,分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N,测得平拋射程分别为OM和ON。当所测物理量满足表达式_______时,即说明两球碰撞过程动量守恒;如果满足表达式_______时,则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞。
【答案】ACD m1·OP=m1·OM+m2·ON
【解析】
(1)[1]A.要保证每次小球都做平抛运动,则轨道的末端必须切线水平,故A正确;
B.为了防止入射球反弹,应让入射球的质量大于被碰球的质量,故B错误;
C.为了使两球发生对心碰撞,入射球和被碰球大小必须相同,故C正确;
D.要保证碰撞前的速度相同,所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下,故D正确。
故选ACD;
(2)[2]小球离开轨道后做平抛运动,由于小球抛出点的高度相同,它们在空中的运动时间t相等,它们的水平位移x与其初速度成正比,可以用小球的水平位移代替小球的初速度,若两球相碰前后的动量守恒,则
又
代入得
[3]若碰撞是弹性碰撞,则机械能守恒,由机械能守恒定律得
将代入得

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