题目内容
【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。
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(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 _______ (填选项前的符号),间接地解决这个问题。
A.小球开始释放高度h
B.小球做平抛运动的水平射程
C.小球抛出点距地面的高度H
(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
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
静置于轨道的水平部分,再将入射球
从斜轨上S位置静止释放,与小球
相碰,并多次重复。接下来要完成的必要步骤是 _____ (填选项前的符号)
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A.用天平测量两个小球的质量
、![]()
B.分别找到
、
相碰后平均落地点的位置M、N
C.测量抛出点距地面的高度H
D.测量平抛射程OM,ON
E.测量小球
开始释放高度h
(3)若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为 _________________;(用第(2)小题中测量的量表示)。
【答案】 B ABD ![]()
【解析】(1)验证动量守恒定律实验中,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,根据平抛运动规律,若落地高度不变,则运动时间不变,因此可以用水平射程大小来体现速度速度大小,故需要测量水平射程,故AC错误,B正确;
(2)要验证动量守恒定律定律,即验证:
,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
得:
,得:
,因此实验需要测量:两球的质量、小球的水平位移,故选:ABD;
(3)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
,则:
,
,
,而动量守恒的表达式是:
若两球相碰前后的动量守恒,则需要验证表达式
即可。