Question

如图所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图．

（1）若入射小球质量为m₁，半径为r₁；被碰小球质量为m₂，半径为r₂，则（  ）

A．m₁>m₂，r₁>r₂    B．m₁>m₂，r₁>r₂     C．m₁>m₂，r₁＝r₂   D．m₁<m₂，r₁＝r₂

（2）为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是_______．（填下列对应的字母）

A．直尺   B．游标卡尺   C．天平    D．弹簧秤  E．秒表

（3）设入射小球的质量为m₁，被碰小球的质量为m₂，P为碰前入射小球落点的平均位置，若关系式（用m₁、m₂及图中字母表示）________________成立，即表示碰撞中动量守恒。

Answer

（1）C （2）AC（3）

【解析】

试题分析：（1）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有：m1v0=m1v1+m2v2

在碰撞过程中动能守恒故有：解得：；要碰后入射小球的速度v1＞0，即m1-m2＞0，m1＞m2，为了使两球发生正碰，两小球的半径相同，r1=r2；故选C．

（2）P为碰前入射小球落点的平均位置，M为碰后入射小球的位置，N为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度为：

碰撞后入射小球的速度为：

碰撞后被碰小球的速度为：．

若m1v1=m2v3+m1v2则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，带入数据得：; 所以需要测量质量和水平位移，用到的仪器是直尺、天平．故选：AC

（3）由（2）中的分析可知，实验中需验证的表达式为：

考点：验证动量守恒定律

【名师点睛】此题是验证动量守恒定律实验；为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量．为了使两球发生正碰，两小球的半径相同；两球做平抛运动，由于高度相等，则平抛的时间相等，水平位移与初速度成正比，把平抛的时间作为时间单位，小球的水平位移可替代平抛运动的初速度．将需要验证的关系速度用水平位移替代。