Question

15．（B）某同學(xué)用如圖所示的裝置做驗(yàn)證動量守恒定律實(shí)驗(yàn)．先讓a球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止，讓a球仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下，和b球相碰后兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次．
（1）本實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量有以下哪些？
A．斜槽軌道末端到水平地面的高度H；
B．小球a的質(zhì)量為m_a、b的質(zhì)量為m_b；
C．小球a、b的半徑r；
D．小球a、b在離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時(shí)間；
E．記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OC；
F．a(chǎn)球的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h．
（2）小球a、b的質(zhì)量應(yīng)該滿足什么關(guān)系？
（3）如果兩球相碰有較大的動能損失，即不是彈性碰撞，那么還能驗(yàn)證嗎？為什么？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)動量守恒定律求出需要驗(yàn)證的表達(dá)式，然后根據(jù)表達(dá)式分析答題．
（2）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．
（3）系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量守恒．

解答 解：（1）小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，小球在空中的運(yùn)動時(shí)間t相等，如果碰撞過程動量守恒，
則m_av₀=m_av_A+m_bv_B，兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t得：m_av₀t=m_av_At+m_bv_Bt，則m_aOB=m_aOA+m_bOC，
因此A實(shí)驗(yàn)需要測量：兩球的質(zhì)量，兩球做平拋運(yùn)動的水平位移，故選BE．
（2）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m_a大于m_b，即m_a＞m_b．
（3）系統(tǒng)所受合外力為零時(shí)系統(tǒng)動量守恒，只要系統(tǒng)合外力為零系統(tǒng)動量守恒，與碰撞是否是彈性碰撞無關(guān)．
故答案為：（1）BE；（2）a球的質(zhì)量應(yīng)大于b球質(zhì)量；（3）能．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)需要測量的量、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)原理、刻度尺讀數(shù)、動量守恒表達(dá)式，解題時(shí)需要知道實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)動量守恒定律與平拋運(yùn)動規(guī)律求出實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式是正確答題的前提與關(guān)鍵．