Question

【題目】某同學設計了一個如圖所示的實驗裝置驗證動量守恒定律。小球A底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條，用懸線懸掛在O點，光電門固定在O點正下方鐵架臺的托桿上，小球B放在豎直支撐桿上，桿下方懸掛一重錘，小球A（包含遮光條）和B的質量用天平測出分別為、，拉起小球A一定角度后釋放，兩小球碰撞前瞬間，遮光條剛好通過光電門，碰后小球B做平拋運動而落地，小球A反彈右擺一定角度，計時器的兩次示數分別為、，測量O點到球心的距離為L，小球B離地面的高度為h，小球B平拋的水平位移為x。

(1)關于實驗過程中的注意事項，下列說法正確的是________。

A．要使小球A和小球B發生對心碰撞

B．小球A的質量要大于小球B的質量

C．應使小球A由靜止釋放

(2)某次測量實驗中，該同學測量數據如下：，，，，，，重力加速度g取，則小球A與小球B碰撞前后懸線的拉力之比為________，若小球A（包含遮光條）與小球B的質量之比為________，則動量守恒定律得到驗證，根據數據可以得知小球A和小球B發生的碰撞是碰撞________（“彈性”或“非彈性”）。

Answer 1

【答案】A 彈性

【解析】

(1)由實驗原理確定操作細節；(2)根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度求出小球通過最低點的速度，從而得出動能的增加量，根據小球下降的高度求出重力勢能的減小量，判斷是否相等。

(1)[1]A．兩個小于必發生對心碰撞，故選項A正確；

B．碰撞后入射球反彈，則要求入射球的質量小于被碰球的質量，故選項B錯誤；

C．由于碰撞前后A的速度由光電門測出，A釋放不一定從靜止開始，故選項C錯誤；

故選A；

(2)[2]碰撞前后入射球A的速度由光電門測出：

，

；

被碰球B碰撞后的速度為：

；

根據牛頓第二定律,碰撞前有：

，

所以

；

同理碰撞后有：

，

所以

，

則：

；

[3]若碰撞前后動量守恒則有：

，

從而求得：

；

[4]碰撞后的動能

，

而碰撞后的動能

，

由于

，

所以機械能守恒，故是彈性碰撞。