Question

【题目】某同学设计了一个如图所示的实验装置验证动量守恒定律。小球A底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条，用悬线悬挂在O点，光电门固定在O点正下方铁架台的托杆上，小球B放在竖直支撑杆上，杆下方悬挂一重锤，小球A（包含遮光条）和B的质量用天平测出分别为、，拉起小球A一定角度后释放，两小球碰撞前瞬间，遮光条刚好通过光电门，碰后小球B做平抛运动而落地，小球A反弹右摆一定角度，计时器的两次示数分别为、，测量O点到球心的距离为L，小球B离地面的高度为h，小球B平抛的水平位移为x。

(1)关于实验过程中的注意事项，下列说法正确的是________。

A．要使小球A和小球B发生对心碰撞

B．小球A的质量要大于小球B的质量

C．应使小球A由静止释放

(2)某次测量实验中，该同学测量数据如下：，，，，，，重力加速度g取，则小球A与小球B碰撞前后悬线的拉力之比为________，若小球A（包含遮光条）与小球B的质量之比为________，则动量守恒定律得到验证，根据数据可以得知小球A和小球B发生的碰撞是碰撞________（“弹性”或“非弹性”）。

Answer 1

【答案】A 弹性

【解析】

(1)由实验原理确定操作细节；(2)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球通过最低点的速度，从而得出动能的增加量，根据小球下降的高度求出重力势能的减小量，判断是否相等。

(1)[1]A．两个小于必发生对心碰撞，故选项A正确；

B．碰撞后入射球反弹，则要求入射球的质量小于被碰球的质量，故选项B错误；

C．由于碰撞前后A的速度由光电门测出，A释放不一定从静止开始，故选项C错误；

故选A；

(2)[2]碰撞前后入射球A的速度由光电门测出：

，

；

被碰球B碰撞后的速度为：

；

根据牛顿第二定律,碰撞前有：

，

所以

；

同理碰撞后有：

，

所以

，

则：

；

[3]若碰撞前后动量守恒则有：

，

从而求得：

；

[4]碰撞后的动能

，

而碰撞后的动能

，

由于

，

所以机械能守恒，故是弹性碰撞。