Question

用如图1所示的装置，来验证碰撞过程中的动量守恒．图中PQ是斜槽，QR为水平槽．O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，A、B两球的质量之比m_A：m_B=3：1．先使A球从斜槽上某一高度处由静止释放，在水平地面的记录纸上留下落点痕迹P，重复10次，得到10个落点．再把B球放在水平槽上的末端R处，让A球仍从同一高度处由静止释放，与B球碰撞，碰后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复10次．A、B两球在记录纸上留下的落点痕迹如图2所示，其中米尺的零点与O点对齐．

（1）碰撞后A球的水平射程应取___________cm．

（2）下列说法中不符合本实验要求的是________．（选填选项前面的字母）

A．球A比球B质量大或者小均可，但二者的直径必须相同

B．在同一组实验的不同碰撞中，每次A球必须从同一高度由静止释放

C．安装轨道时，轨道末端必须水平
D．需要使用的测量仪器有天平和刻度尺

（3）本实验巧妙地利用小球飞行的水平距离表示小球的水平速度．下面的实验条件中，可能不能使小球飞行的水平距离的大小表示为水平初速度大小的是_________．

A．使A、B两小球的质量之比改变为5：1
B．升高小球初始释放点的位置

C．使A、B两小球的直径之比改变为1：3
D．升高桌面的高度，即升高R点距地面的高度．

Answer

（1）14.50（14.45﹣14.51）； （2）A； ③C

【解析】（1）A小球和B小球相撞后，B小球的速度增大，A小球的速度减小，碰撞前后都做平抛运动，高度相同，所以运动时间相同，所以速度大的水平位就大，而碰后A的速度小于B的速度，所以碰撞后A球的落地点距离O点最近，所以碰撞后A球的水平射程应取14.50cm． 
（2）为了保证入射小球不反弹，则入射小球的质量大于被碰小球的质量；为了发生对心碰撞，两球的直径需相同．故A不符合要求．在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放，保证碰前的速度相同．故B符合要求．为了保证小球做平抛运动，安装轨道时，轨道末端必须水平．故C符合要求．在该实验中需要测量小球的质量以及小球的水平位移，需要的测量仪器是天平、刻度尺．故D符合要求．本题选不符合要求的，故选：A．
（3）根据实验原理可知，只有当小球做平抛运动时才能用水平位移表示为水平速度，故
A、改变小球的质量比，小球碰撞后仍然做平抛运动，可以用小球飞行的水平距离表示为水平速度；
B、升高固定点G的位置，小球碰撞后仍然做平抛运动，可以用小球飞行的水平距离表示为水平速度；
C、使A、B两小球的直径之比改变为1：3，小球的球心不在同一高度，碰撞后小球的速度不在水平方向，不能做平抛运动，不可以用小球飞行的水平距离表示为水平速度；
D、升高桌面的高度，即升高R点距地面的高度，小球碰撞后仍然做平抛运动，可以用小球飞行的水平距离表示为水平速度；
故选C.
点睛：本题考查验证动量守恒定律的实验，只要能掌握实验的原理，以及两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，即可正确求解本题．