Question

【題目】國慶同學在做“探究碰撞中的不變量”實驗中，所用裝置如圖甲所示，已知槽口末端在白紙上的投影位置為O點。回答以下問題：

(1)為了完成本實驗，下列必須具備的實驗條件或操作步驟是___________；

A.斜槽軌道末端的切線必須水平

B.入射球和被碰球半徑必須相同

C.入射球和被碰球的質量必須相等

D.必須測出桌面離地的高度H

E.斜槽軌道必須光滑

(2)國慶同學在實驗中正確操作，認真測量，得出的落點情況如圖乙所示，則入射小球質量和被碰小球質量之比為____________；

(3)為了完成本實驗，測得入射小球質量m1，被碰小球質量m2，O點到M、P、N三點的距離分別為y1、y2、y3，若兩球間的碰撞是彈性碰撞，應該有等式_______成立。

A. B.

C. D.

Answer 1

【答案】AB 3∶2 AD

【解析】

(1) [1]．A.斜槽軌道末端的切線必須水平，以保證做平拋運動，選項A正確；

B.入射球和被碰球半徑必須相同，以保證兩球正碰，選項B正確；

C.入射球質量要大于被碰球的質量，以防止入射球反彈，選項C錯誤；

D.兩球均做平拋運動，豎直高度相同，時間相同，沒必要測出桌面離地的高度H，選項D錯誤；

E.斜槽軌道沒必要必須光滑，只需小球到達底端時速度相同即可，選項E錯誤。

故選AB。

(2)[2]．設落地時間為t，則有

而動量守恒的表達式為

m1v0=m1v1+m2v2

即

m1OP=m1OM+m2ON

代入數據可得

m1:m2=3:2

(3)[3]．若碰撞是彈性碰撞，動能守恒的表達式為

即

兩球相碰前后的動量守恒，則有

m1OM+m2ON=m1OP

即

m1y1+m2y3=m1y2

若碰撞是彈性碰撞則有

故選AD.