某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律．图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为1∶2.当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触．向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放．结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为30°.若本实验允许的最大误差为±4%，此实验是否成功地验证了动量守恒定律？

【解析】：设摆球A、B的质量分别为m_A、m_B，摆长为l，B球的初始高度h₁，碰撞前B球的速度为v_B.在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得h₁＝l(1－cos45°)①

m_Bv＝m_Bgh₁②

设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为p₁、p₂，有

p₁＝m_Bv_B③

联立①②③式得p₁＝m_B④

同理可得p₂＝(m_B＋m_B)⑤

联立④⑤式得＝⑥

代入已知条件得()²＝1.03⑦

由此可以推出||≤4%⑧

所以，此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律．

某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律．图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为1∶2.当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触．向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放．结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为30°.若本实验允许的最大误差为±4%，此实验是否成功地验证了动量守恒定律？

【解析】：设摆球A、B的质量分别为m_A、m_B，摆长为l，B球的初始高度h₁，碰撞前B球的速度为v_B.在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得h₁＝l(1－cos45°)①

m_Bv＝m_Bgh₁②

设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为p₁、p₂，有

p₁＝m_Bv_B③

联立①②③式得p₁＝m_B④

同理可得p₂＝(m_B＋m_B)⑤

联立④⑤式得＝⑥

代入已知条件得()²＝1.03⑦

由此可以推出||≤4%⑧

所以，此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律．

已知A、B两物块的质量分别为m和3m，用一轻质弹簧连接，放在光滑水平面上，使B物块紧挨在墙壁上，现用力推物块A压缩弹簧（如图所示）．这个过程中外力F做功为W，待系统静止后，突然撤去外力．在求弹簧第一次恢复原长时A、B的速度各为多大时，有同学求解如下：

解：设弹簧第一次恢复原长时A、B的速度大小分别为v_A、v_B

系统动量守恒：0=mv_A＋3mv_B

系统机械能守恒：W=

解得：；（“－”表示B的速度方向与A的速度方向相反）

（1）你认为该同学的求解是否正确．如果正确，请说明理由；如果不正确，也请说明理由并给出正确解答．

（2）当A、B间的距离最大时，系统的弹性势能E_P=？

1930年科学家发现钋放出的射线贯穿能力极强，它甚至能穿透几厘米厚的铅板，1932年，英国年轻物理学家查德威克用这种未知射线分别轰击氢原子和氮原子，结果打出一些氢核和氮核，测量出被打出的氢核和氮核的速度，并由此推算出这种粒子的质量．若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰，测出被打出的氢核最大速度为v_H＝3.3×10⁷m/s，被打出的氮核的最大速度v_N＝4.5×10⁶m/s，假定正碰时无机械能损失，设未知射线中粒子质量为m，初速为v，质子的质量为m′.

(1)推导被打出的氢核和氮核的速度表达式；

(2)根据上述数据，推算出未知射线中粒子的质量m与质子的质量m′之比．(已知氮核质量为氢核质量的14倍，结果保留三位有效数字)

【解析】：(1)碰撞过程满足动量守恒且机械能守恒，与氢核碰撞时有mv＝mv₁＋m_Hv_H，mv²＝mv＋m_Hv，解之得v_H＝v，同理可得v_N＝v.

(2)由上面可得＝，代入数据得＝＝1.05.