题目内容

【题目】某位同学用如图所示装置,通过半径相同的AB两球的碰撞来验证动量守恒定律。

1)实验中必须满足的条件是___

A.斜槽轨道尽量光滑以减小误差

B.斜槽轨道末端的切线必须水平

C.入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下

D.两球的质量必须相等

2)测量所得入射球A的质量为mA,被碰撞小球B的质量为mB,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MN,测得平抛射程分别为|OM||ON|

当所测物理量满足表达式________时,即说明两球碰撞中动量守恒;

如果满足表达式________时,则说明两球的碰撞为弹性碰撞。

【答案】BC mA|OP|mA|OM|mB|ON| mA|OP|2mA|OM|2mB|ON|2

【解析】

(1)[1]. A.斜槽轨道没必要必须光滑,只要小球到达低端的速度相同即可,选项A错误;

B.斜槽轨道末端的切线必须水平,以保证小球到达低端时速度方向水平,选项B正确;

C.入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下,以保证小球到达低端的速度相同,选项C正确;

D.为保证小球碰后不被反弹,入射小球的质量必须大于被碰小球的质量,选项D错误;

(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,则有:

mAv0=mAv1+mBv2

|OP|=v0t|OM|=v1t|ON| =v2t

整理得:

mA|OP|mA|OM|mB|ON|

[3].若碰撞是弹性碰撞,则机械能守恒,由机械能守恒定律得:

|OP|=v0t|OM|=v1t|ON| =v2t,整理得:

mA|OP|2mA|OM|2mB|ON|2

练习册系列答案
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1)欲完成此探究实验,该同学在实验过程中除了要测量最大摆角和重心距悬点O的距离L外,还需要测量哪些物理量?写出这些物理量及其字母代号________________.

2)通过上述的物理量可求出弹簧T将球A弹出时释放的弹性势能Ep 写出其计算表达式(无需书写推导过程):_______________.

3)下面是本实验中的几个步骤:按实验装置安装好器材;用刻度尺测定C的重心到悬点O的距离L反复调节盒C的位置,使其运动轨迹平面与光滑轨道在同一平面内,且盒C静挂时,开口正对导轨末端,AC两者重心同高;用球A压缩弹簧,使其重心处于轨道的某刻度线上,记录此时的读数;释放A球,让它射入盒C中,一起与C摆动到最大高度;记录最大摆角处理数据,得出结论。在上述步骤中还缺少哪些主要步骤?请你写出来._______________________________________________

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