Question

【题目】如图，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)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的但是，可以通过仅测量______（填选项前的序号），间接地解决这个问题。

A．小球开始释放高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的射程（水平位移）

(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。

接下来要完成的必要步骤是_____

A．用天平测量两个小球的质量m1、m2

B．测量小球m1开始释放高度h

C．测量抛出点距地面的高度H

D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N

E．测量平抛射程OM、ON

(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_______（用②中测量的量表示）； 若碰撞是弹性碰撞。那么还应满足的表达式为________（用②中测量的量表示）。

(4)若没有测量两球的质量，只是分别找到 m1碰前平均落地点的位置 P、m1、m2相碰后平均落地点的位置 M、N。若要验证两球相碰是弹性碰撞，则要验证的表达式为________

Answer 1

【答案】C ADE

【解析】

(1)[1]ACB．小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，小球的水平位移与小球的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，AB错误C正确。

故选C。

(2)[2]ABCDE．要验证动量守恒定律定律，即验证

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

，，

解得

因此实验需要测量：两球的质量、小球的水平位移，BC错误ADE正确。

故选ADE。

(3)[3]根据(2)[2]的解释动量守恒的表达式为

(3)[4]若碰撞是弹性碰撞，那么还满足

结合公式

，，

整理为

(4)[5]根据动量守恒和能量守恒

解得

显然

因平抛运动中的时间相等，所以有