Question

19．用半径相同的两小球A、B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接．实验时先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．再把B球静置于水平槽前端边缘处，让A球仍从C处由静止滚下，A球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹．记录纸上的O点是重垂线所指的位置，若各落点痕迹到O的距离分别为OM=S₁，OP=S₂，ON=S₃，并知两球的质量分别为m=10g与M=20g，则
（1）下列说法正确的是B
A．入射球A质量应用10g的小球
B．入射球A质量应用20g的小球
C．斜槽轨道末端应调节水平，但就算不水平，只要高度一样，其实也不影响结果
D．斜槽应保证光滑，若有摩擦则实验必定失败
（2）未放B球时A球落地点是记录纸上的点，若动量守恒，则应成立的表达式为M•S₂=M•S₁+m•S₃（用题中所测各物理量的符号表示）．

Answer 1

分析 （1）为保证入射小球的碰撞后速度方向不变，入射小球的质量需大于B球的质量．为了保证小球做平抛运动，斜槽末端需水平，为保证小球的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置释放，斜槽不一定需光滑．
（2）结合平抛运动的规律，抓住时间相等，结合平抛运动的初速度和水平位移成正比，得出动量守恒的表达式．

解答 解：（1）A、为了碰撞后A的速度仍然沿原来方向，入射球的质量需大于B球的质量，可知入射球选择20g的小球，故A错误，B正确．
C、为了保证小球做平抛运动，则斜槽的末端需水平，故C错误．
D、实验时需保证小球A到达底端的速度需相等，只要让小球每次从斜槽的同一位置释放，斜槽不一定需光滑，故D错误．
故选：B．
（2）由题意可知，A球不碰撞时，做平抛运动落在P点，与B碰撞后，B落在N点，A落在M点，
平抛运动的时间相等，可知平抛运动的初速度正比于水平位移，
根据动量守恒知，Mv₁=Mv₂+mv₃，即$M\frac{{S}_{2}}{t}=M\frac{{S}_{1}}{t}+m\frac{{S}_{3}}{t}$，
可知成立的表达式为：M•S₂=M•S₁+m•S₃．
故答案为：（1）B； （2）M•S₂=M•S₁+m•S₃；

点评 本题考查了验证动量守恒定律实验，要掌握实验原理、实验注意事项，掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键．