题目内容
【题目】如图所示,用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”。实验时先让质量为m1.的A球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下,从轨道末端抛出,落到位于水平地面的复写纸上,在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在斜槽轨道末端,让A球仍从位置S 由静止滚下,与 B球碰撞后,分别在白纸上留下各自的落点痕迹,重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置。
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①实验中,直接测定小球碰撞前后的速度足不容易的。但是,可以通过仪测量_____,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
②以下提供的测量工具中,本实验必须使用的是 ______(多选).
A.刻度尺 B.天平 C.游标卡尺 D.秒表
③关于本实验,下列说法正确的是___。
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道末端必须水平
C.实验过程中,复写纸和白纸都可以移动
④在实验误差允许范围内,若满足关系式____,则可以认为两球碰撞前后总动量守恒。
A. m1.OP= m1.OM+ m2·ON B.mc.OP=m1.ON+ m2.OM
C. m1.OM= m1.OP+ m2.ON D.m1.ON=ml.OP+m2.OM
⑤在实验中,为了让A球碰后沿原方向运动,应满足A球的质量m1大于B球的质量m2,请推理说明_____。
【答案】C AB B A 答案见解析
【解析】
(1)小球离开轨道后做平抛运动,小球在空中运动的时间相同,小球的水平位移与其初速度成正比,所以可以用小球的水平位移代替小球的初速度。故选C
(2)本实验需要验证的是:
,有因为可以用小球的水平位移代替小球的初速度,所以可验证:
,实验需要测量小球的质量、小球落地的位置,测量质量需要天平,测量小球落地点的位置需要刻度尺。故选AB。
(3)A.轨道的是否光滑,对本实验没有任何的影响。故A错误。
B.本实验要求小球从轨道末端做平抛运动,所以斜槽轨道末端必须水平。故B正确。
C.本实验要测量小球做平抛运动的水平位移,所以实验过程中,复写纸和白纸都可以移动
(4)本实验需要验证的是:
,有因为可以用小球的水平位移代替小球的初速度,所以可验证:
。故选A。
(5)设碰前A球的动量为
,动能为
,碰后A球的动量为
,动能为
,B球动量为
,动能为
。取碰前A球的运动方向为正方向,根据动量守恒定律有:
,假设碰后A球反弹或静止,则
,即
,又因为
,所以
,碰撞过程中损失的机械能
,不符合实际,假设不成立,即碰后A球的运动方向不改变。