题目内容
19.如图所示,用“碰撞实验器”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)下列说法中符合本实验要求的是ACD.
A.安装轨道时,轨道末端必须水平
B.必要的测量仪器有天平、刻度尺和秒表
C.入射球必须比靶球质量大,且二者的直径必须相同
D.在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一位置由静止释放
(2)图中O点是小球抛出点在地面上的竖直投影.实验时,先让入射小球多次从S位置由 静止释放,找到其平均落地点的位置.然后把靶球静置于轨道的末端,再将入射小球从同一位置由静止释放,多次重复,并找到碰撞后两球各自落地点的平均位置.用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置与O点的距离(线段OM、OP、ON的长度),分别用x1、x2、x3表示.入射小球的质量m1,靶球的质量为m2,若满足关系式m1x2=mx1+m2x3,则两球碰撞前后系统动量守恒.
分析 (1)分析实验原理,明确实验中应满足的条件;同时根据实验原理明确实验中的注意事项;
(2)根据碰撞前后动量守恒可以写成表达式,注意明确平抛运动时间相同,所以用平抛的水平距离来测量水平速度.
解答 解:(1)A、本实验根据平抛运动规律验证动量守恒定律,所以轨道末端必须水平,故A正确;
B、实验中需要测量小球的质量和水平距离,但不需要测量时间,故不需要秒表,故B错误;
C、为了防止入射球反弹,故入射球必须比靶球质量大,且为了保证对心碰撞,故二者的直径必须相同,故C正确;
D、在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一位置由静止释放,这样才能保证小球每次碰撞中的速度相同,故D正确;
故选:ACD.
(2)根据平抛运动可知,落地高度相同,则运动时间相同,设落地时间为t,则:
v0=$\frac{{x}_{2}}{t}$,v1=$\frac{{x}_{1}}{t}$,v2=$\frac{{x}_{3}}{t}$,
而动量守恒的表达式是:m1v0=m1v1+m2v3
若两球相碰前后的动量守恒,则需要验证表达式m1x2=mx1+m2x3即可.
故答案为:(1)ACD;(2)m1x2=mx1+m2x3
点评 该题考查用“碰撞试验器”验证动量守恒定律,质量可测而瞬时速度较难.所以利用平抛运动的性质来进行该实验,注意虽然小球做平抛运动,但是却没有用到速度和时间,而是用位移x来代替速度v,成为是解决问题的关键.
练习册系列答案
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