题目内容
【题目】如图所示为弹簧弹射装置,在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧,在其两端各放置一个金属小球1和2(两球直径略小于管内径且与弹簧不固连),压缩弹簧并锁定.现解除锁定,则两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射.按下述步骤进行实验:
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①用天平测出两球质量分别为m1、m2;
②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h;
③解除弹簧锁定弹出两球,记录两球在水平地面上的落点P、Q.
回答下列问题:
(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能,还需测量的物理量有______.(已知重力加速度g)
A.弹簧的压缩量Δx
B.两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2
C.小球直径d
D.两球从管口弹出到落地的时间t1、t2
(2)根据测量结果,可得弹性势能的表达式为EP=_______________.
(3)由上述测得的物理量来表示,如果满足关系式_______________,那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒.
【答案】(1)B (2)
(3)m1x1=m2x2
【解析】
(1)由题意可知,弹簧的弹性势能转化为小球的动能,则由EP=
mv2即可求得弹性势能;故应测量小球的质量m以及通过光电门的速度v,为了测量小球的速度,在做平抛动的水平位移,压缩量以及时间和小球的直径均不需要测量;故B正确,ACD错误.故选B;
(2)由(1)可知,EP=
m1v12+
m2v22
由h=
gt2可得:平抛运动的时间t=
;
根据水平方向上的匀速直线运动规律可知:
v1=
;v2=![]()
即EP=
m1v12+
m2v22=
(3)根据动量守恒定律可知,两球碰前动量为零,碰后方向向反,设向左为正,则有:
0=m1v1-m2v2
再根据水平方向x=vt可得:m1x1=m2x2;
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