Question

10．验证碰撞中动量守恒的实验装置如图所示，A、B是直径均为d，质量分别为m_A和m_B的两个小球．
①两小球质量的关系应满足B
A．m_A=m_B       B．m_A＞m_B      C．m_A＜m_B     D．没有限制
②现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？请将这些器材前面的序号字母填在横线上BCD．
A、秒表          B、刻度尺        C、天平          D、圆规
③如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子可能成立的是A
A、$\frac{m_A}{m_B}=\frac{o'N}{MP}$   B、$\frac{m_A}{m_B}=\frac{o'P}{MN}$   C、$\frac{m_A}{m_B}=\frac{ON}{MP}$   D、$\frac{m_A}{m_B}=\frac{OP}{MN}$．

Answer 1

分析 （1）根据实验注意事项分析答题．
（2）应用动量守恒定律求出需要验证的表达式．
（3）两球碰撞后做平抛运动，根据平抛运动规律求出球的速度，然后应用动量守恒定律答题．

解答 解：（1）为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量；
故m_A＞m_B；故B正确；
（2）两球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则有：
m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，
两边同时乘以t得：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，
即为：m₁OP=m₁OM+m₂O′N，m₁OP=m₁OM+m₂（ON-2r），由此可知，实验需要测出小球质量、小球的水平位移，
测质量需要天平，测水平位移需要刻度尺，故需要的测量工具为：天平、刻度尺．
为了确定落点，还需要用到圆轨；故选：ACD；
（3）两球碰撞后，小球做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，
它们在空中做平抛运动的时间t相等，小球做平抛运动的初速度：
v_A=$\frac{OP}{t}$，v_A′=$\frac{OM}{t}$，v_B′=$\frac{O′N}{t}$，
由动量守恒定律得：m_Av_A=m_Av_A′+m_Bv_B′，
则m_A$\frac{OP}{t}$=m_A$\frac{OM}{t}$+m_B$\frac{O′N}{t}$，
$\frac{{m}_{A}}{{m}_{B}}$=$\frac{O′N}{OP-OM}$=$\frac{O′N}{MP}$，故A正确；
故答案为：①B；②BCD；③A

点评 本题考查验证动量守恒定律的验证；要知道实验注意事项、实验原理、应用动量守恒定律即可正确解题．小球落点平均位置确定的方法：平均圆法，理解基本原理是利用平抛运动知识，用水平位移替代平抛运动的初速度，知道动量守恒的条件．