Question

【题目】用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

（1）若球1的质量为，半径为；球2的质量为，半径为，为完成实验需满足________（选填字母代号）

A．

B．

C．

D．

（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让球1多次从斜轨上A点由静止释放，找到平均落地点的位置，应该是______点（选填“M”“P”或者“N”）（称为操作一）。然后，把球2静置于轨道的水平部分边缘位置B点，再将球1从斜轨上A点由静止释放，使它们碰撞，重复多次，并找到碰撞后球1和球2落点的平均位置,分别是______点（选填“M”“P”或者“N”）和______点（选填“M”“P”或者“N”）（称为操作二）

（3）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量__________。（选填字母代号）

A．P点到O点的距离OP

B．M点、N点到O点的距离OM、ON

C．球1和球2的直径

D．球1和球2的质量

E．球1开始释放的高度h

F．球抛出点距地面的高度H

（4）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示_____________（用（3）中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为________（3）中测量的量表示）

（5）在调节实验装置时，使固定在桌边的斜轨末端的切线水平是为了_______________________。

（6）如果在进行操作二时，球1从斜轨上开始滚下的位置比操作一时低一些，实验将会得到怎样的结果？说明道理_____________。

Answer 1

【答案】C P M N ABD 保证小球做平抛运动 如果在进行操作二时，球1从斜轨上开始滚下的位置比操作一时低一些，那么碰撞前球1的动量就会比操作一中球1获得的动量小，所以碰撞后球1、球2的总动量小于操作一中球1的动量，即

【解析】

（1）[1]．此实验中为防止入射球反弹，要求入射球的质量大于被碰球的质量；为保证两球正碰，则两球半径应该相等；故选C；

（2）[2][3][4]．不放被碰球时，入射球1的落点应该是P点。放上被碰球2后然后，球1的落点是M点球2的落地点是N点；

（3）[5]．要验证动量守恒定律定律，即验证

小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，上式两边同时乘以t得

得

因此实验需要测量：P点到O点的距离OP， M点、N点到O点的距离OM、ON以及球1和球2的质量，故选ABD；

（4）[6][7]．由（3）可知，若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为

如果碰撞为弹性碰撞，则碰撞过程机械能守恒，由机械能守恒定律得

两边同时乘以t2得

整理得

（5）[8]．在调节实验装置时，使固定在桌边的斜轨末端的切线水平是为了保证小球做平抛运动。

（6）[9]．如果在进行操作二时，球1从斜轨上开始滚下的位置比操作一时低一些，那么碰撞前球1的动量就会比操作一中球1获得的动量小，所以碰撞后球1、球2的总动量小于操作一中球1的动量，即。