Question

3．在利用碰掩做“驗證動量守恒定律”的實驗中，實驗裝置如圖所示，圖中斜槽PQ與水平箱QR平滑連接，按要求安裝好儀器后開始實驗．先不放被碰小球，重復實驗若干次；然后把被碰小球靜止放在槽的水平部分的前端邊緣R處（槽口），又重復實驗若干次，在白紙上記錄下掛于槽口R的重錘線在記錄紙上的豎直投影點和各次實驗時小球落點的平均位置，從左至右依次為O，M．P，N點，測得兩小球直徑相等，入射小球和被碰小球的質(zhì)量分別為m₁、m₂，且m₁=2m₂則：

（1）兩小球的直徑用螺旋測微器核準相等，測量結(jié)果如圖乙，則兩小球的直徑均為1.2895×10^-2m．
（2）入射小球每次滾下都應從斜槽上的同一位置無初速釋放，其目的是B．
A．為了使入射小球每次都能水平飛出糟口
B．為了使入射小球每次都以相同的動量到達槽口
C．為了使入射小球在空中飛行的時間不變
D．為了使入射小球每次都能與被碰小球?qū)π呐鲎?br />（3）下列有關本實驗的說法中正確的是BD．
A．未放被碰小球和放了被碰小球時，入射小球m₁的落點分別是M、P．
B．未放被碰小球和放了被碰小球時，入射小球m₁的落點分別是P、M．
C．未放被碰小球和放了被碰小球時，入肘小球m₁的落點分別是N、M．
D．在誤差允許的范田內(nèi)若測得|ON|=2|MP|，則表明碰撞過程中由m₁、m₂兩球組成的系統(tǒng)動量守恒．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)方法即可得出對應的讀數(shù)；
（2）本題是通過平拋運動驗證動量守恒定律的，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度或者相同的動量．
（3）明確碰撞規(guī)律，知道中間位置為未放被碰小球時入射小球的落點，最近的點為放了被碰小球后入射小球的落點．

解答 解：（1）螺旋測微器的主尺部分長度為12.5mm，轉(zhuǎn)動部分讀數(shù)為：39.5×0.01mm，故最終讀數(shù)為：12.5+0.395=12.895mm=1.2895×10^-2m；
（2）入射小球每次滾下都應從斜槽上的同一位置無初速的釋放，為了使小球每次都以相同的速度飛出槽口以保證入射小球每次都以相同的動量到達槽口，故B正確，A、C、D錯誤．
故選：B．
（2）A、B、C、未放被碰小球和放了被碰小球m₂時，入射小球m₁的落點分別為P、M．故AC錯誤，B正確；
D、設入射小球在初速度是v₁，碰撞后的速度是v₁′，被碰小球的速度是v₂′，則：
m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′
設由于：m₁=2m₂，
則有：
2（v₁-v'₁）=v₂'
設平拋的時間是t：則$\overline{ON}$=v'₁t，$\overline{OM}$=v₂'t，$\overline{OP}$=v₁t
所以：若系統(tǒng)碰撞的過程中動量守恒，則滿足：$\overline{ON}$=2$\overline{MP}$．故D正確．
故選：BD．
故選：（1）1.2895×10^-2；（2）B；（3）BD．

點評 實驗注意事項：（1）前提條件：保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰撞之后還沿這條直線運動．（2）利用斜槽進行實驗，入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即m₁＞m₂，防止碰后m₁被反彈．