(11分)如图所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图。(1)若入射小球质量为,半径为;被碰小球质量为,半径为,则()A.,B.,C.,D.,(2)为完成此实验,以下所提供的测量工
◎ 题目
(11分)如图所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图。 (1)若入射小球质量为,半径为;被碰小球质量为,半径为,则( ) A., B. , C., D. , (2)为完成此实验,以下所提供的测量工具中必需的是 .(填下列对应的字母) A.直尺 B.游标卡尺 C.天平 D.弹簧秤 E.秒表 (3)实验中必需要求的条件是 A.斜槽必须是光滑的 B.斜槽末端的切线必须水平 C.与的球心在碰撞瞬间必须在同一高度 D.每次必须从同一高度处滚下 (4)实验中必须测量的物理量是 A.小球的质量和 B.小球起始高度 C.小球半径和 D.小球起飞的时间 E.桌面离地面的高度 F.小球飞出的水平距离 (5)设入射小球的质量,被碰小球质量为,P为被碰前入射小球落点的平均位置,则关系式(用、及图中字母表示) 成立,即表示碰撞中动量守恒. |
◎ 答案
(1)C (2)AC (3)BCD (4)AF (5) |
◎ 解析
试题分析:(1)为了使两球发生正碰,两小球的半径要相同,即;在小球在斜槽末端碰撞过程中水平方向满足动量守恒定律有:,两球若发生弹性碰撞满足机械能守恒定律有:,解得:,要使碰后入射小球不反弹有速度,则,即,故选C。 (2)为碰前入射小球落点的平均位置,为碰后入射小球的位置,为碰后被碰小球的位置,碰撞前入射小球的速度,碰撞后入射小球的速度,碰撞后被碰小球的速度,若,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. (3)即使斜槽粗糙,入射小球两次在相同的摩擦力作用下滑到斜槽末端的速度相同,不会影响碰撞实验,故对斜槽是否光滑没有要求,选项A错误。为保证小球碰前碰后速度水平,则斜槽末端切线必须水平,选项B正确。为了发生对心碰撞,与的球心在碰撞瞬间必须在同一高度,选项C正确。入射小球每次从同一高度由静止释放,保证入射小球碰撞前的速度不变,选项D正确。故选BCD。 (4)小球平抛运动的时间相等,要验证动量守恒,只需验证,所以需要测量两小球的质量,以及小球飞出的水平距离,故选AF。 (5)根据落点可得验证动量守恒的表达式为。
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