Question

【題目】在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,請(qǐng)回答下列問(wèn)題.

(1)實(shí)驗(yàn)記錄如圖甲所示,則A球碰前做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的 __________,B球被碰后做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的_________.(兩空均選填“OM”、“OP”或“ON”)

(2)小球A下滑過(guò)程中與斜槽軌道間存在摩擦力,這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果__________產(chǎn)生誤差(選填“會(huì)”或“不會(huì)”).

(3)實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,A球?yàn)槿肷湫∏?B球?yàn)楸慌鲂∏?以下所列舉的在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須滿足的條件,正確的是（______）

A.入射小球的質(zhì)量ma,可以小于被碰小球的質(zhì)量mb

B.實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量斜槽末端到水平地面的高度

C.入射小球每次不必從斜槽上的同一位置由靜止釋放

D.斜槽末端的切線必須水平,小球放在斜槽末端處,應(yīng)能靜止

(4)在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中.某同學(xué)用如圖乙所示的裝置進(jìn)行了如下的操作:

①先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平,在一塊平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙,并將該木板豎直立于靠近槽口處,使小球a從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止釋放,撞到木板并在白紙上留下痕跡O.

②將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x,再使小球a從原固定點(diǎn)由靜止釋放,撞在木板上并在白紙上留下痕跡B.

③把半徑相同的小球b靜止放在斜槽軌道水平段的最右端,讓小球a仍從原固定點(diǎn)由靜止釋放,和小球b相碰后,兩球撞在木板上并在白紙上留下痕跡A和C.

④用天平測(cè)量a、b兩小球的質(zhì)量分別為ma、mb,用刻度尺測(cè)量白紙O點(diǎn)到A、B、C三點(diǎn)的距離分別為y1、y2和y3.

用本實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的量來(lái)驗(yàn)證兩球碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒,其表達(dá)式為_____________.

用測(cè)得的物理量來(lái)表示,只要再滿足關(guān)系式 _________,則進(jìn)一步說(shuō)明兩小球的碰撞是彈性碰撞.

Answer 1

【答案】 (1)OP ON (2)不會(huì) (3) D (4)

【解析】(1)實(shí)驗(yàn)記錄如圖甲所示,則A球碰前做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的OP；B球被碰后做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的ON.

(2)因?qū)嶒?yàn)需要的是小球A在斜槽末端的速度，故小球A下滑過(guò)程中與斜槽軌道間存在摩擦力,這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生誤差.

（3）為了防止入射球與被碰球碰后反彈，入射小球的質(zhì)量ma必須要大于被碰小球的質(zhì)量mb，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)用小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程來(lái)代替速度，故實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要測(cè)量斜槽末端到水平地面的高度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；為保證每次入射球的速度必須相同，則入射小球每次必須要從斜槽上的同一位置由靜止釋放，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；斜槽末端的切線必須水平,小球放在斜槽末端處,應(yīng)能靜止，選項(xiàng)D正確，故選D.

（4）入射球碰前的速度 ；入射球碰后的速度；被碰球碰后的速度；要驗(yàn)證的表達(dá)式為 ，即，化簡(jiǎn)可得： ；若滿足動(dòng)能守恒，則，代入并化簡(jiǎn)可得：