题目内容
【题目】如图所示为“探究碰撞中的不变量”的实验装置
(1)下列说法中符合实验要求的是______
A.入射球a比靶球b质量大,但两者的半径可以不同
B.在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球a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.需要使用的仪器有天平和刻度尺
(2)实验时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于A、B、C,并测得它们到O点的距离分别为OA、OB和OC.已知入射球的质量为m1,靶球的质量为m2,如果得到______,则认为碰撞中的不变量是质量与速度的乘积之和。
(3)在实验中,根据小球的落地情况,若等式OC=______成立,则可证明碰撞中系统的动能守恒(要求用第(2)问中涉及的物理量表示)。
【答案】BCD
【解析】
(1)A、为了保证入射小球不反弹,则入射小球的质量大于被碰小球的质量;为了发生对心碰撞,两球的半径需相同,故A错误;
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,保证碰前的速度相同,故B正确;
C、为了保证小球做平抛运动,安装轨道时,轨道末端必须水平,故C正确;
D、在该实验中需要测量小球的质量以及小球的水平位移,需要的测量仪器是天平、刻度尺,故D正确。
故答案为:BCD。
(2)碰撞过程中,如果水平方向动量守恒,由动量守恒定律得:,
小球做平抛运动时抛出点的高度相等,它们在空中的运动时间t相等,两边同时乘以时间t,则:,;如果得到,则认为碰撞中的不变量是质量与速度的乘积之和。
(3)若碰撞中系统的动能守恒,由能量守恒定律得:,
即,又因为,联立解得:。
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