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;