Question

如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

(1)实验必须要求满足的条件是________

A．斜槽轨道必须是光滑的

B．斜槽轨道末端的切线是水平的

C．入射球每次都要从同一高度由静止滚下

D．若入射小球质量为m₁，被碰小球质量为m₂，则m₁>m₂

(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m₁多次从斜轨    上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程，然后，把被碰小球m₁静置于轨道的末端，再将入射球m₁从斜轨S位置静止释放，与小球m₂相撞，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是________(填选项的符号)

A．用天平测量两个小球的质量m₁、m₂

B．测量小球m₁开始释放高度h

C．测量抛出点距地面的高度H

D．分别找到m₁、m₂相碰后平均落地点的位置M、N

E．测量平抛射程

(3)若两球相碰前后的动量守恒，则其表达式可表示为_________________(用(2)中测量的量表示)；

(4)若m_l=45.0 g、m₂=9.0 g，=46.20cm。则可能的最大值为_____cm。

Answer

BCD ADE 77.00或77

【解析】（1）因为要验证碰撞前后动量是否守恒，斜槽轨道不必是光滑的，故A错误；本实验中用平抛运动的性质来验证动量守恒，故必须保证小球做平抛运动；故斜槽末端必须水平，故B正确；平时为了准确测量落点应取落点的平均位置；并且要求小球每次应从同一点释放，故C正确；只有让重球去撞击轻球时，实验才能得出正确结果，故D正确。所以满足的条件BCD。

（2）实验时，先让入射球ml多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP．然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球ml从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复．测量平均落点的位置，找到平抛运动的水平位移，如果碰撞过程动量守恒，m1v0=m1v1+m2v2，因两小球从同一高度飞出，则下落时间一定相同，则两边同时乘以时间t得：m1v0t=m1v1t+m2v2t，得，因此实验需要测量两球的质量。因此步骤中A、B、E是必须的。

（3）如果碰撞过程动量守恒，m1v0=m1v1+m2v2，因两小球从同一高度飞出，则下落时间一定相同，则两边同时乘以时间t得：m1v0t=m1v1t+m2v2t，得。

（4）将ml=45.0 g、m2=9.0 g， =46.20cm代入，当碰撞时没有能量损失时有最大值，即，因两小球从同一高度飞出，则下落时间一定相同，则两边同时乘以时间t2得：，联立以上解得：=77.00cm。

点睛：本题考查了实验需要测量的量、实验原理以及动量守恒表达式，解题时需要知道实验原理，根据动量守恒定律与平抛运动规律求出实验要验证的表达式是正确答题的前提与关键；当碰撞时没有能量损失时有最大值。