Question

【題目】（9分）如圖所示為實驗室中驗證動量守恒的實驗裝置示意圖。

（1）若入射小球質量為m1，半徑為r1；被碰小球質量為m2，半徑為r2，則_______。

A．m1>m2，r1>r2

B．m1>m2，r1<r2

C．m1>m2，r1=r2

D．m1<m2，r1=r2

（2）為完成此實驗，以下所提供的測量工具中必需的是_______。（填下列對應的字母）

A．刻度尺 B．游標卡尺 C．天平 D．彈簧測力計 E．秒表

（3）實驗中必需要求的條件是_______。

A．斜槽必須是光滑的

B．斜槽末端的切線必須水平

C．m1與m2的球心在碰撞瞬間必須在同一高度

D．m1每次必須從同一高度處滾下

（4）實驗中必須測量的物理量是_________。

A．小球的質量m1和m2

B．小球起始高度h

C．小球半徑r1和r2

D．小球起飛的時間t

E．桌面離地面的高度H

F．小球飛出的水平距離s

（5）設入射小球的質量m1，被碰小球質量為m2，P為被碰前入射小球落點的平均位置，則關系式_________________（用m1、m2及圖中字母表示）成立，即表示碰撞中動量守恒。

Answer 1

【答案】（1）C（1分） （2）AC（1分） （3）BCD（2分） （4）AF（2分）

（5）（3分）

【解析】（1）小球在碰撞過程中動量守恒：m1v0=m1v1+m2v2，動能守恒，則m1v02=m1v12+m2v22，解得，要碰后入射小球的速度v1>0，即m1–m2>0，m1>m2，為了使兩球發生正碰，兩小球的半徑相同，r1=r2，故選C；

（2）P為碰前入射小球落點的平均位置，M為碰后入射小球的位置，N為碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度，碰撞后入射小球的速度：，碰撞后被碰小球的速度： ，若m1v0=m1v1+m2v2，則表明通過該實驗驗證了兩球碰撞過程中動量守恒，整理得：，故需要測量的工具有刻度尺和天平，故選AC；

（3）驗證動量守恒定律實驗，斜槽軌道不必要光滑，故A錯誤；為碰撞后兩球做平拋運動，碰撞的瞬間，入射小球與被碰小球的球心連線與軌道末端的切線必須平行，故B正確；兩球的球心在碰撞瞬間必須在同一高度，以保證正碰，選項C正確；為保證球的初速度相等，入射球每次都要從同一高度由靜止滾下，故D正確；故選BCD；

（4）根據（2）的解答可知，實驗中必須測量的物理量是：小球的質量m1和m2；小球飛出的水平距離，故選AF；

（5）根據（2）的解答可知，表達式為：。