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，半径为；被碰小球质量为，半径为，则______

A.,
B.,

C.,
D.,

（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）实验中必需要求的条件是_______

A.斜槽必须是光滑的

B.斜槽末端的切线必须水平

C.与的球心在碰撞瞬间必须在同一高度

D.每次必须从同一高度处滚下

（4）实验中必须测量的物理量是_________

A.小球的质量和

B.小球起始高度

C.小球半径和

D.小球起飞的时间

E.桌面离地面的高度

F.小球飞出的水平距离

（5）设入射小球的质量，被碰小球质量为，P为被碰前入射小球落点的平均位置，则关系式_________________（用、及图中字母表示)成立，即表示碰撞中动量守恒.

Answer

C AC BCD AF

【解析】（1）在小球碰撞过程中动量守恒：m1v0=m1v1+m2v2，
在碰撞过程中动能守恒故有： m1v02=m1v12+m2v22，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，碰撞后入射小球的速度： ，碰撞后被碰小球的速度： ，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，整理得：m1OP=m1OM+m2ON，故需要测量的工具有刻度尺和天平．故选AC.
（3）验证动量守恒定律实验，斜槽轨道不必要光滑，故A错误，为碰撞后两球做平抛运动，碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行，故B正确；两球的球心在碰撞瞬间必须在同一高度，以保证正碰，选项C正确；为保证球的初速度相等，入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故D正确；故选BCD．
（4）根据（2）的解答可知，实验中必须测量的物理量是：小球的质量m1和m2；小球飞出的水平距离；故选AF.

（5）根据（2）的解答可知，表达式为：m1OP=m1OM+m2ON；

点睛：本题考查验证动量守恒定律；本实验运用了等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证．