Question

10．如圖所示，用“碰撞試驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系．
（1）不借助其他儀器如何判斷斜槽的末端是否處于水平？小球放在槽口上，小球不會發(fā)生滾動，則說明末端水平．
（2）若入射小球質(zhì)量為m₁，半徑為r₂，被碰小球質(zhì)量為m₂，半徑為r₂，則C．
A、m₁＞m₂，r₁＞r₂
B、m₁＞m₂，r₁＜r₂
C、m₁＞m₂，r₁=r₂
D、m₁＜m₂，r₁=r₂
（3）設(shè)入射小球質(zhì)量為m₁，被碰小球質(zhì)量為m₂，入射小球每次從同一高度釋放，P為碰前入射小球落點的平均位置，M、N為入射小球和被碰小球同時下落的落地點，則關(guān)系式m₁OP=m₁OM+m₂0N成立（用m₁、m₂及圖中字母表示），即表示碰撞中系統(tǒng)動量守恒．

Answer 1

分析 （1）明確末端水平時小球的受力情況，從而確定判斷水平的基本方法；
（2）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．
（3）根據(jù)動量守恒定律與圖示實驗情景確定需要驗證的表達式．

解答 解：（1）因此將小球放在槽口上，小球不會發(fā)生滾動，則說明末端水平；
（2）要使兩球發(fā)生對心正碰，兩球半徑應(yīng)相等，為防止入射球碰撞后反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，即：m₁、m₂大小關(guān)系為 m₁＞m₂，r₁、r₂大小關(guān)系為 r₁=r₂．故選C；
（3）兩球碰撞后做平拋運動，它們拋出點的高度相等，在空中的運動時間t相等，碰撞過程動量守恒，則m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，兩邊同時乘以時間t得：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，則m₁OP=m₁OM+m₂0N，故實驗需要驗證：m₁OP=m₁OM+m₂0N．
故答案為：（1）小球放在槽口上，小球不會發(fā)生滾動，則說明末端水平；（2）C（3）m₁OP=m₁OM+m₂0N

點評 本題考查驗證動量守恒定律的實驗，要注意本實驗是運用等效思維方法，平拋時間相等，用水平位移代替初速度，這樣將不便驗證的方程變成容易驗證．