Question

11．如圖為實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．
（1）若入射小球質(zhì)量為m₁，半徑為r₁；被碰小球質(zhì)量為m₂，半徑為r₂，為保證一維碰撞和避免碰后反彈則應(yīng)滿足C
A．m₁＞m₂    r₁＞r₂
B．m₁＞m₂    r₁＜r₂
C．m₁＞m₂    r₁=r₂
D．m₁＜m₂    r₁=r₂
（2）為完成此實(shí)驗(yàn)，以下所提供的測(cè)量工具中必需的是AC．（填下列對(duì)應(yīng)的字母）
A．直尺    B．游標(biāo)卡尺    C．天平   D．彈簧秤    E．秒表
（3）設(shè)入射小球的質(zhì)量為m₁，被碰小球的質(zhì)量為m₂，P為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置，則關(guān)系式（用m₁、m₂及圖中字母表示）m₁OP=m₁OM+m₂ON．成立，即表示碰撞中動(dòng)量守恒．

Answer 1

分析 （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(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．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理選擇實(shí)驗(yàn)器材；
（3）根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出需要驗(yàn)證的表達(dá)式．

解答 解：（1）為保證兩球發(fā)生對(duì)心正碰，兩球的半徑應(yīng)相等，為防止碰撞后入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，故選C；
（2）實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的量有：①入射小球的質(zhì)量，②被碰小球的質(zhì)量，③入射小球碰前平拋的水平位移，④入射小球碰后平拋的水平位移，⑤被碰小球碰后平拋的水平位移，測(cè)量水平位移需要用直尺，測(cè)質(zhì)量需要天平，因此需要的實(shí)驗(yàn)器材是AC．
（3）小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，小球拋出點(diǎn)的高度相等，則它們?cè)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒，需要驗(yàn)證：
m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，則：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂t，m₁x₁=m₁x₁′+m₂x₂，因此需要驗(yàn)證：m₁OP=m₁OM+m₂ON．
故答案為：（1）C；（2）AC； （3）m₁OP=m₁OM+m₂ON．

點(diǎn)評(píng) 本題考查利用平拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律；主要是運(yùn)用等效思維方法，平拋時(shí)間相等，用水平位移代替初速度，這樣將不便驗(yàn)證的方程變成容易驗(yàn)證．