题目内容

【题目】某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验.先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止放置,让a球仍从原固定点由静止开始滚下,和b球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次.

(1)本实验必须测量的物理量有________;

A.斜槽轨道末端到水平地面的高度H

B.小球a、b的质量ma、mb

C.小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t

D.记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC

E.a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h

(2)现有下列A、B、C、D四个小球,在做“验证碰撞中的动量守恒”的实验时,入射小球应用________球,被撞小球应用_______.

A. 质量为43 g,直径为2.2 cm B. 质量为32 g,直径为3.2 cm

C. 质量为11 g,直径为2.2 cm D. 质量为20 g,直径为3.2 cm

(3)为测定未放小球b时,小球a落点的平均位置,把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的O点对齐,如图给出了小球a落点附近的情况,确定在同一位置释放的小球 a在白纸上的平均落点位置的方法是__________________________ ,由图可得OB距离应为________ cm;

(4)按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是____________________________,如果满足表达式___________________________时,则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞。

【答案】 BD A C 用尽可能小的圆,圈住尽量多的落点,圆心即为平均落点的位置 45.95±0.02 maOB=maOA+mbOC maOB2=maOA2+mbOC2

【解析】(1) 要验证动量守恒,就需要知道碰撞前后的动量,所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度,因为碰撞前后小球都做平抛运动,运动时间相等,速度可以用水平位移代替,小球碰撞过程中水平方向动量守恒mav0=mav1+mbv2,即ma =ma +mb ,化简为ma˙OB=ma˙OA+mb˙OC

故本实验必须测量的物理量有小球a、b的质量ma、mb和纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC,故B、D正确;

(2)在做“验证碰撞中的动量守恒”的实验时,入射小球和被撞小球大小应相同,入射小球应用质量较大的球,被撞小球应用质量较小的球,两者质量差越大,落点间的距离越大,误差越小,故入射小球应用A球,被撞小球应用C球;

(3)确定小球 a在白纸上的平均落点位置的方法是用尽可能小的圆,圈住尽量多的落点,圆心即为平均落点的位置;由图可得OB距离应为45.95cm;

(4)由(1)分析可知,按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是ma˙OB=ma˙OA+mb˙OC,如果两球的碰撞为完全弹性碰撞,碰撞前后动能不变,则表达式满足= + ,即 maOB2=maOA2+mbOC2。

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