Question

【題目】王川同學(xué)利用如圖所示的裝置驗(yàn)證碰撞中的動量守恒。豎直平面內(nèi)的一段圓弧軌道下端與水平桌面相切，先將小滑塊A從圓弧軌道上某一點(diǎn)無初速度釋放，測出小滑塊在水平桌面上滑行的距離x1(圖甲)；然后將左側(cè)貼有雙面膠的小滑塊B放在圓弧軌道的最低點(diǎn)，再將小滑塊A從圓弧軌道上某一點(diǎn)無初速度釋放，A與B碰撞后結(jié)合為一個整體，測出整體沿桌面滑動的距離x2。已知滑塊A和B的材料相同。

(1)下列選項(xiàng)中，屬于本實(shí)驗(yàn)要求的是____________(填相應(yīng)選項(xiàng)前的字母)

A．實(shí)驗(yàn)中所用圓弧軌道必須是光滑的

B．實(shí)驗(yàn)必須保證A的質(zhì)量不大于B的質(zhì)量

C．實(shí)驗(yàn)中滑塊A的釋放點(diǎn)離水平桌面要高一些

D．兩次必須從圓弧軌道上同一點(diǎn)無初速度釋放滑塊A

(2)若滑塊A、B的質(zhì)量分別為m1、m2，與水平桌面間的動摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度為g。則A、B碰撞前的動量P1=____________，碰撞后的動量P2=________(用字母m1、m2，μ、g、x1、x2表示)。只要P1=P2，則驗(yàn)證了A和B碰撞過程中動量守恒。

(3)本實(shí)驗(yàn)___________(填“需要”或“不需要”)測出滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)。

Answer 1

【答案】CD 不需要

【解析】

本實(shí)驗(yàn)是根據(jù)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時系統(tǒng)動量守恒的原理分析的，需要注意：一：保證碰撞前A的速度相等；二、A碰撞時速度不能過小；三、A碰撞后不能反彈；結(jié)合動能定理求解碰撞前后的速度，根據(jù)動量守恒列式．

（1）因?yàn)榕鲎菜查g內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，兩者在碰撞前后動量守恒，測出運(yùn)動距離，根據(jù)動能定理求解碰撞前后的速度，所以無需圓弧軌道必須是光滑的，A錯誤；為了保證A不反彈，A的質(zhì)量必須不小于B的質(zhì)量，B錯誤；為了保證兩者碰撞后運(yùn)動的距離不過小，便于測量，應(yīng)使得A碰撞時的速度大一些，即實(shí)驗(yàn)中滑塊A的釋放點(diǎn)離水平桌面要高一些，C正確；兩次釋放，為了要保證碰撞前的速度相同，兩次必須從圓弧軌道上同一點(diǎn)無初速度釋放滑塊A，D正確；

（2）滑塊在水平軌道運(yùn)動過程，由動能定理得：對滑塊A：，解得，故碰前動量；對兩者黏在一起運(yùn)動時，，解得，碰撞后動量；

（3）比較，即比較，過程中可抵消，故不需要測出滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)．