Question

16．如图所示为“探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图．已知a、b小球的质量分别为m_a、m_b，半径分别为r_a、r_b，图中P点为单独释放a球的平均落点，M、N是a、b小球碰撞后落点的平均位置． 
（1）本实验必须满足的条件是BC．
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．斜槽轨道末端的切线水平
C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放
D．入射球与被碰球满足m_a=m_b，r_a=r_b
（2）为了验证动量守恒定律，已测量OM、OP、ON间的距离分别为x₁、x₂、x₃，则验证动量守恒定律的表达式为m_ax₂=m_ax₁+m_bx₃ （用相应字母表示）．

Answer 1

分析 （1）在做“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，所以要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平．
（2）由动量守恒定律求出需要验证的表达式．

解答 解：（1）A、“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；
B、要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；
C、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C正确；
D、为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求m_a＞m_b，r_a=r_b，故D错误．
应选：BC．
（2）要验证动量守恒定律定律，即验证：m_av₁=m_av₂+m_bv₃，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，
上式两边同时乘以t得：m_av₁t=m_av₂t+m_bv₃t，得：m_ax₁=m_ax₂+m_bx₃
故答案为：（1）BC；（2）m_ax₂=m_ax₁+m_bx₃

点评 本题主要考查了“验证动量守恒定律”的实验的原理及要求以及数据处理等基础知识，要注意明确利用平抛运动的规律分析小球碰撞前后速度的方法．