Question

【题目】某同学用如图所示的装置，利用两个大小相同的小球做对心碰撞来验证动量守恒定律，图中AB是斜槽，BC是水平槽，它们连接平滑，O点为过水平槽末端C的重锤线所指的位置．实验时先不放置被碰球2，让球1从斜槽上的某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复10次，得到球1落点的平均位置为P．然后将球2置于水平槽末端，让球1仍从位置G由静止滚下，和球2碰撞，碰后两球分别在记录纸上留下各自的痕迹，重复10次．实验得到两小球的落点的平均位置分别为M、N．

⑴在该实验中，不需要用的器材是下列器材中的________．(单选题、填序号)

A．天平 B．刻度尺 C．秒表 D．大小相同的钢球和硬橡胶球各一个

⑵在此实验中，球1的质量为，球2的质量为，需满足________(选填“大于”、“小于”或“等于”)．

⑶被碰球2飞行的水平距离由图中________线段表示．

⑷某次实验中得出的落点情况如图所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量 和被碰小球质量之比为____________．

⑸若该碰撞是弹性碰撞，则线段OM、ON、OP应满足的关系是：________________(只用线段OM、ON、OP表示)．

Answer 1

【答案】 C 大于 ON 4∶1

【解析】（1）在小球碰撞过程中水平方向遵从动量守恒定律，故有：

在做平抛运动的过程中，由于飞行时间相等，所以得：

，

即：

可知，需要两个质量不等大小相等的小球，且要用天平测量小球的质量，使用刻度尺测量小球在水平方向的位移，不需要测飞行时间，即不需要秒表，故选C；

（2）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有：

在碰撞过程中动能守恒故有：，

解得：

要碰后入射小球的速度，即，则

故答案为：大于．

（3）1球和2球相撞后，2球的速度增大，1球的速度减小，都做平抛运动，竖直高度相同，所以所以碰撞后2球的落地点是N点，所以被碰球2飞行的水平距离由图中线段表示；

（4）由动量守恒表达式：，将，，，代入得：

（5）若为弹性碰撞，则在小球碰撞过程中遵从动量守恒定律：

在碰撞过程中动能也守恒：，

又，，，结合，可得：，