题目内容
【题目】如图1所示,用“碰撞试验器”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)图1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
(2)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);若碰撞是弹性碰撞.那么还应满足的表达式为__(用②中测量的量表示).
(3)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2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__.
【答案】 ADE
【解析】(1)实验时,先让入射球ml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ml从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复,测量平均落点的位置,找到平抛运动的水平位移,因此步骤中D、E是必须的,而且D要在E之前,至于用天平秤质量先后均可以,所以答案是ADE或DEA;
(2)设落地时间为t,则,,;
而动量守恒的表达式是,
动能守恒的表达式是,
所以若两球相碰前后的动量守恒,则成立,
若碰撞是弹性碰撞,动能是守恒的,则有成立;
(3)碰撞前后m1动量之比:
(1~1.01均正确)。