Question

【題目】用圖甲的“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系。O時小球拋出時球心在地面上的垂直投影點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時，先讓入射小球多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到七落地點(diǎn)的平均位置P，測量平拋水平射程OP。然后把被碰小球靜置于水平軌道的末端，再將入射小球從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球相撞，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，找到兩個小球落地的平均位置M、N。

（1）下列器材選取或?qū)嶒?yàn)操作符合實(shí)驗(yàn)要求的時____________。

A.可選用半徑不同的兩小球

B.選用兩球的質(zhì)量應(yīng)滿足

C.需用秒表測量小球在空中飛行的時間

D.斜槽軌道必須光滑

（2）圖乙是小球的多次落點(diǎn)痕跡，由此可確定其落點(diǎn)的平均位置對應(yīng)的讀數(shù)為____________cm

（3）在某次實(shí)驗(yàn)中，測量出兩小球的質(zhì)量分別為，三個落點(diǎn)的平均位置與O點(diǎn)的距離分別為OM、OP、ON。在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式________________，即驗(yàn)證了碰撞前后兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒（用所給符號表示）。

（4）驗(yàn)證動量守恒的實(shí)驗(yàn)也可以在如圖所示的水平氣墊導(dǎo)軌上完成，實(shí)驗(yàn)時讓兩滑塊分別從導(dǎo)軌的左右兩側(cè)向中間運(yùn)動，滑塊運(yùn)動過程所受的阻力可忽略，它們穿過光電門后發(fā)生碰撞并粘連在一起。實(shí)驗(yàn)測得滑塊A的總質(zhì)量為滑塊B的總質(zhì)量為，兩滑塊遮光片的寬度相同，光電門記錄的遮光片擋光時間如下表所示。

	左側(cè)光電門	右側(cè)光電門
碰前
碰后		無

在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式 ____________。即驗(yàn)證了碰撞前后兩滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒。（用測量的物理量表示）

Answer 1

【答案】B 55.50

【解析】

（1）[1]A.為保證碰撞在同一條水平線上，所以兩個小球的半徑要相等。故A錯誤；

B.為保證入射小球不反彈，入射小球的質(zhì)量應(yīng)比被碰小球質(zhì)量大。故B正確；

C.小球在空中做平拋運(yùn)動的時間是相等的，所以不需要測量時間。故C錯誤；

D.要保證小球在空中做平拋運(yùn)動，所以斜槽軌道末端必須水平，但是在斜槽軌道的運(yùn)動發(fā)生在平拋以前，所以不需要光滑，但入射球必須從同一高度釋放。故D錯誤。

故選：B；

（2）[2]確定B球落點(diǎn)平均位置的方法：用盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置；碰撞后m2球的水平路程應(yīng)取為55.50cm；

（3）[3]要驗(yàn)證動量守恒定律定律，即驗(yàn)證：，小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，它們拋出點(diǎn)的高度相等，在空中的運(yùn)動時間t相等，上式兩邊同時乘以t得：

得：

，

可知，實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證：

；

（4）[4]若讓兩滑塊分別從導(dǎo)軌的左右兩側(cè)向中間運(yùn)動，選取向右為正方向，則有：

，

設(shè)遮光片的寬度為d，則：

，，，

聯(lián)立可得：

故答案為：[1]B[2]B[3] [4]