Question

【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，先将球a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，再把同样大小的球b放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让球a仍从原固定点由静止开始滚下，且与球b相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。

（1）为了使两球碰撞为一维碰撞，所选两球的直径关系为：a球的直径_____b球的直径 （“大于”、“等于”或“小于”） ；为减小实验误差，在两球碰撞后使A球不反弹，所选用的两小球质量关系应为ma_______mb（选填“小于”、“大于”或“等于”）；

（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：____（填选项号）。

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的半径r

D.小球a、b离开斜槽轨道末端后做平抛运动的飞行时间t

E.记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC

F.球a的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h

（3）为测定未放被碰小球时，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，图中给出了小球a落点附近的情况，由图可得点O、B间的距离应为_______cm。

（4）按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是____________________________

（5）利用该实验测得的物理量，也可以判断两球碰撞过程中机械能是否守恒，判断的依据是看maOB2=______

Answer 1

【答案】等于 大于 BE 45.80-45.90 均可 maOB=maOA+mbOC maOB2=maOA2+mbOC2

【解析】

解：(1)为了使两球碰撞为一维碰撞，即实现对心碰撞，则A球的直径等于B球的直径；

在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律，故有，在碰撞过程中机械能守恒，故有，联立解得，要碰后入射小球的速度，即，故，

(2)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，碰撞后小球都做平抛运动，高度相同，下落的时间相同，可以用水平位移代替速度，所以需要测量的量为：小球a、b的质量ma、mb，记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC；

故选BE;

(3)由图所示刻度尺可知，刻度尺分度值是1mm，由图可知由图可得点O、B间的距离应为45.90cm;

(4)根据动量守恒有：，因为，，，则有：，所以该式为验证动量守恒的验证式；

(5) 在碰撞过程中若机械能守恒， 则有：，即可得：，所以判断两球碰撞过程中机械能是否守恒，判断的依据是看：；