Question

【题目】某同学利用如图所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验，操作步骤如下：

①在水平桌面上的适当位置固定好弹簧发射器，使其出口处切线与水平桌面相平；

②在一块长平木板表面先后钉上白纸和复写纸，将该木板竖直并贴紧桌面右侧边缘。将小球a向左压缩弹簧并使其由静止释放，a球碰到木板，在白纸上留下压痕P；

③将木板向右水平平移适当距离，再将小球a向左压缩弹簧到某一固定位置并由静止释放，撞到木板上，在白纸上留下压痕P2；

④将半径相同的小球b放在桌面的右边缘，仍让小球a从步骤③中的释放点由静止释放，与b球相碰后，两球均撞在木板上，在白纸上留下压痕P1、P3。

(1)下列说法正确的是__________。

A.小球a的质量一定要大于小球b的质量

B.弹簧发射器的内接触面及桌面一定要光滑

C.步骤②③中入射小球a的释放点位置一定相同

D.把小球轻放在桌面右边缘，观察小球是否滚动来检测桌面右边缘末端是否水平

(2)本实验必须测量的物理量有_________。

A.小球的半径r

B.小球a、b的质量m1、m2

C.弹簧的压缩量x1，木板距离桌子边缘的距离x2

D.小球在木板上的压痕P1、P2、P3分别与P之间的竖直距离h1、h2、h3

(3)用(2)中所测的物理量来验证两球碰撞过程中动量是否守恒，当满足关系式______时，则证明a、b两球碰撞过程中动量守恒。

Answer 1

【答案】AD BD

【解析】

(1)[1]．A.小球a的质量一定要大于小球b的质量，以防止入射球碰后反弹，选项A正确；

B.弹簧发射器的内接触面及桌面不一定要光滑，只要a球到达桌边时速度相同即可，选项B错误；

C.步骤②③中入射小球a的释放点位置不一定相同，但是步骤③④中入射小球a的释放点位置一定要相同，选项C错误；

D.把小球轻放在桌面右边缘，观察小球是否滚动来检测桌面右边缘末端是否水平，选项D正确。

故选AD。

(2) [2]．小球离开斜槽后做平抛运动，设其水平位移为L，则小球做平抛运动的时间

小球的竖直位移

解得

碰撞前入射球a的水平速度

碰撞后入射球a的水平速度

碰撞后被碰球b的水平速度

如果碰撞过程系统动量守恒，则

m1v1=m1v2+m2v3

即

整理得

则要测量的物理量是：小球a、b的质量m1、m2和小球在木板上的压痕P1、P2、P3分别与P之间的竖直距离h1、h2、h3，故选BD。

(3)[3]．由以上分析可知当满足关系式

时，则证明a、b两球碰撞过程中动量守恒。