Question

10．如图所示，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）不借助其他仪器如何判断斜槽的末端是否处于水平？小球放在槽口上，小球不会发生滚动，则说明末端水平．
（2）若入射小球质量为m₁，半径为r₂，被碰小球质量为m₂，半径为r₂，则C．
A、m₁＞m₂，r₁＞r₂
B、m₁＞m₂，r₁＜r₂
C、m₁＞m₂，r₁=r₂
D、m₁＜m₂，r₁=r₂
（3）设入射小球质量为m₁，被碰小球质量为m₂，入射小球每次从同一高度释放，P为碰前入射小球落点的平均位置，M、N为入射小球和被碰小球同时下落的落地点，则关系式m₁OP=m₁OM+m₂0N成立（用m₁、m₂及图中字母表示），即表示碰撞中系统动量守恒．

Answer 1

分析 （1）明确末端水平时小球的受力情况，从而确定判断水平的基本方法；
（2）为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量；为了使两球发生正碰，两小球的半径相同．
（3）根据动量守恒定律与图示实验情景确定需要验证的表达式．

解答 解：（1）因此将小球放在槽口上，小球不会发生滚动，则说明末端水平；
（2）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被碰球的质量，即：m₁、m₂大小关系为 m₁＞m₂，r₁、r₂大小关系为 r₁=r₂．故选C；
（3）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m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，两边同时乘以时间t得：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，则m₁OP=m₁OM+m₂0N，故实验需要验证：m₁OP=m₁OM+m₂0N．
故答案为：（1）小球放在槽口上，小球不会发生滚动，则说明末端水平；（2）C（3）m₁OP=m₁OM+m₂0N

点评 本题考查验证动量守恒定律的实验，要注意本实验是运用等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证．