题目内容

【题目】如图所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图。

(1)若入射小球质量为,半径为;被碰小球质量为,半径为,则______

A.,
B.,

C.,
D.,

(2)为完成此实验,以下所提供的测量工具中必需的是________________(填下列对应的字母)

A.直尺

B.游标卡尺

C.天平

D.弹簧秤

E.秒表

(3)实验中必需要求的条件是_______

A.斜槽必须是光滑的

B.斜槽末端的切线必须水平

C.与的球心在碰撞瞬间必须在同一高度

D.每次必须从同一高度处滚下

(4)实验中必须测量的物理量是_________

A.小球的质量和

B.小球起始高度

C.小球半径和

D.小球起飞的时间

E.桌面离地面的高度

F.小球飞出的水平距离

(5)设入射小球的质量,被碰小球质量为,P为被碰前入射小球落点的平均位置,则关系式_________________(用、及图中字母表示)成立,即表示碰撞中动量守恒.

【答案】 C AC BCD AF

【解析】(1)在小球碰撞过程中动量守恒:m1v0=m1v1+m2v2,
在碰撞过程中动能守恒故有: m1v02=m1v12+m2v22,解得
要碰后入射小球的速度v1>0,即m1-m2>0,m1>m2,为了使两球发生正碰,两小球的半径相同,r1=r2,故选C;
(2)P为碰前入射小球落点的平均位置,M为碰后入射小球的位置,N为碰后被碰小球的位置,碰撞前入射小球的速度,碰撞后入射小球的速度: ,碰撞后被碰小球的速度: ,若m1v1=m2v3+m1v2则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒,整理得:m1OP=m1OM+m2ON,故需要测量的工具有刻度尺和天平.故选AC.
(3)验证动量守恒定律实验,斜槽轨道不必要光滑,故A错误,为碰撞后两球做平抛运动,碰撞的瞬间,入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行,故B正确;两球的球心在碰撞瞬间必须在同一高度,以保证正碰,选项C正确;为保证球的初速度相等,入射球每次都要从同一高度由静止滚下,故D正确;故选BCD.
(4)根据(2)的解答可知,实验中必须测量的物理量是:小球的质量m1和m2;小球飞出的水平距离;故选AF.

(5)根据(2)的解答可知,表达式为:m1OP=m1OM+m2ON;

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