Question

如图为实验室中验证动量守恒实验装置示意图

(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（____）

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,则关系式(用m₁、m₂及图中字母表示)___________ 成立,即表示碰撞中动量守恒.

(4)在实验装置中,若斜槽轨道是光滑的,则可以利用此装置验证小球在斜槽上下滑过程中机械能守恒,这时需要测量的物理量有:小球释放初位置到斜槽末端的高度差h₁;小球从斜槽末端做平抛运动的水平移、竖直高度h₂,则所需验证的关系式为: ___________________.

Answer

C AC

【解析】（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： 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：

（4）利用此装置验证小球在斜槽上下滑过程中机械能守恒，即判断重力势能的减小量与动能的增加量是否相等，重力势能的减小量为mgh1，小球平抛运动的时间 ，则平抛运动的初速度，则动能的增加量为 ，则所需验证的关系式为：mgh1＝，即s2=4h1h2．

点睛：本题考查验证动量守恒定律，要注意本实验是运用等效思维方法，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．