Question

18．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室分別用甲、乙裝置驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律，入射小球的質(zhì)量為m₁，半徑為r₁，被碰小球的質(zhì)量為m₂，半徑為r₂．關(guān)于該實(shí)驗(yàn)以下做法中正確的是（　�。�

• A． 兩球的質(zhì)量應(yīng)滿足m₁遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于m₂
• B． 兩圖的N點(diǎn)均為放被碰小球時(shí)入射小球的平均落點(diǎn)
• C． 甲裝置中若滿足OM=PN，則說明兩球的碰撞為完全彈性碰撞
• D． 兩裝置中的兩小球半徑應(yīng)滿足r₁=r₂，且均需要游標(biāo)卡尺測(cè)量其直徑

Answer 1

分析 為了保證碰撞前后使入射小球的速度方向不變，故必須使入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量．為了使兩球發(fā)生正碰，兩小球的半徑相同，由于兩球從同一高度下落，故下落時(shí)間相同，所以水平向速度之比等于兩物體水平方向位移之比，然后由動(dòng)量守恒定律與機(jī)械能守恒分析答題．

解答 解：A、為防止碰撞過程入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，即：m₁＞m₂，不是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于，故A錯(cuò)誤；
B、兩圖的N點(diǎn)均為放被碰小球時(shí)，被碰小球的平均落點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；
C、小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于小球拋出點(diǎn)的高度相同，它們?cè)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，
它們的水平位移x與其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，
若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂，又OP=v₀t，OM=v₁t，ON=v₂t，
代入得：m₁OP=m₁OM+m₂ON，
若碰撞是彈性碰撞，則機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得：$\frac{1}{2}$m₁v₀²=$\frac{1}{2}$m₁v₁²+$\frac{1}{2}$m₁v₂²，
將OP=v₀t，OM=v₁t，ON=v₂t
代入得：m₁OP²=m₁OM²+m₂ON²，
因此m₁OP²-m₁OM²=m₂ON²，
m₁（OP-OM）（OP+OM）=m₂ON²，
因OM=PN，那么m₁（OP-OM）（OP+PN）=m₂ON²，
解得：m₁OP=m₁OM+m₂ON，故C正確；
D、為了使兩球發(fā)生對(duì)心正碰，兩小球的半徑相同，r₁=r₂，應(yīng)測(cè)量球心到落地點(diǎn)的水平距離，所以均需要游標(biāo)卡尺測(cè)量其直徑，故D正確；
故選：CD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，知道實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)即可正確解題，要注意基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握，該實(shí)驗(yàn)中，雖然小球做平拋運(yùn)動(dòng)，但是卻沒有用到速和時(shí)間，而是用位移x來代替速度v，成為是解決問題的關(guān)鍵．此題難度中等，屬于中檔題．