Question

【題目】在實驗室里為了驗證動量守恒定律，一般采用如圖所示的實驗裝置：

（1）若入射小球質量為，半徑為，被碰小球質量為，半徑為，則________．

A. B. C. D.

（2）以下所提供的測量工具中必需的是________．

A. 直尺 B. 天平 C. 彈簧測力計 D. 秒表

（3）設入射小球的質量為，被碰小球的質量為，則在用圖甲所示裝置進行實驗時(P為碰前入射小球落點的平均位置)，所得“驗證動量守恒定律”的表達式為__________(用裝置圖中的字母表示)

Answer 1

【答案】C AB

【解析】

（1）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量大于被碰小球的質量；為了使兩球發生正碰，兩小球的半徑相同；
（2）求出需要驗證的表達式，根據表達式確定需要測量的量，然后確定測量工具；
（3）根據動量守恒定律與圖示實驗情景確定需要驗證的表達式；

（1）在小球碰撞過程中水平方向動量守恒定律故有：
在碰撞過程中動能守恒故有：

解得：

要碰后入射小球的速度，故，即，
為了使兩球發生正碰，兩小球的半徑相同，，故選項C正確，ABD錯誤；

（2）P為碰前入射小球落點的平均位置，M為碰后入射小球的位置，N為碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度為：
碰撞后入射小球的速度為：
碰撞后被碰小球的速度為：
若則表明通過該實驗驗證了兩球碰撞過程中動量守恒，
代入數據得：
故需要測量的工具有刻度尺和天平，故選項AB正確，CD錯誤；

（3）根據小題2的解答可知，表達式為：．