如图为实验室中验证动量守恒实验装置示意图若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则

题文

如图为实验室中验证动量守恒实验装置示意图（1）若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则______A．m1＞m2r1＞r2B．m1＞m2r1＜r2C．m1＞m2r1=r2D．m1＜m2r1=r2（2）为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是______．（填下列对应的字母）A．直尺B．游标卡尺C．天平D．弹簧秤E．秒表（3）设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，P为碰前入射小球落点的平均位置，则关系式（用m1、m2及图中字母表示）______成立，即表示碰撞中动量守恒．（4）在实验装置中，若斜槽轨道是光滑的，则可以利用此装置验证小球在斜槽上下滑过程中机械能守恒，这时需要测量的物理量有：小球释放初位置到斜槽末端的高度差h1；小球从斜槽末端做平抛运动的水平移s、竖直高度h2，则所需验证的关系式为：______．

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有m1v0=m1v1+m2v2在碰撞过程中动能守恒故有12m1v02=12m1v12+12m2v22解得v1=m1-m2m1+m2v0要碰后入射小球的速度v1＞0，即m1-m2＞0，m1＞m2，为了使两球发生正碰，两小球的半径相同，r1=r2故选C．（2、3）P为碰前入射小球落点的平均位置，M为碰后入射小球的位置，N为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度v1=.OP2hg碰撞后入射小球的速度v2=.OM2hg．碰撞后被碰小球的速度v3=.ON2hg．若m1v1=m2v3+m1v2则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，带入数据得m1.OP=m1.OM+m2.ON所以需要测量质量和水平位移，用到的仪器是直尺、天平．（4）利用此装置验证小球在斜槽上下滑过程中机械能守恒，即判断重力势能的减小量与动能的增加量是否相等，重力势能的减小量为mgh1，小球平抛运动的时间t=2h2g，则平抛运动的初速度v0=sg2h2，则动能的增加量为△Ek=12mv02=mgs24h2，则所需验证的关系式为：mgh1=mgs24h2，即S2=4h1h2．故答案为：（1）C（2）AC（3）m1.OP=m1.OM+m2.ON（4）S2=4h1h2

解析

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考点

据考高分专家说，试题“如图为实验室中验证动量守恒实验装置示意图.....”主要考查你对 [实验：验证动量守恒定律 ]考点的理解。

实验：验证动量守恒定律

实验目的： 研究在弹性碰撞的过程中，相互作用的物体系统动量守恒。 实验原理： 一个质量较大的小球从斜槽滚下来，跟放在斜槽前边小支柱上另一质量较小的球发生碰撞后两小球都做平抛运动。由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等，这样如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此，只要分别测出两小球的质量m1、m2，和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及入射小球与被碰小球碰撞后在空中飞出的水平距离s1'和s2'，若m1s1在实验误差允许范围内与m1s1'+m2s2'相等，就验证了两小球碰撞前后总动量守恒。 实验器材： 碰撞实验器（斜槽、重锤线），两个半径相等而质量不等的小球；白纸；复写纸；天平和砝码；刻度尺，游标卡尺（选用），圆规。 实验步骤： 1、用天平测出两个小球的质量m1、m2。 2、安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，并使斜槽末端点的切线水平。 3、在水平地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。 4、在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置。 5、先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处由静止开始滚下，重复10次，用圆规作尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射球不碰时的落地点的平均位置P。 6、把被碰球放在小支柱上，调节装置使两小球相碰时处于同一水平高度，确保入射球运动到轨道出口端时恰好与靶球接触而发生正碰。 7、再让入射小球从同一高度处由静止开始滚下，使两球发生正碰，重复10次，仿步骤（5）求出入射小球的落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。 8、过O、N作一直线，取OO'=2r（可用游标卡尺测出一个小球的直径，也可用刻度尺测出紧靠在一起的两小球球心间的距离），O'就是被碰小球碰撞时的球心竖直投影位置。 9、用刻度尺量出线段OM、OP、O'N的长度。 10、分别算出m1·与m1·+m2·的值，看m1·与m1·+m2·9、用刻度尺量出线段OM、OP、O'N的长度。 10、分别算出m1·与m1·+m2·的值，看m1·与m1·+m2·在实验误差允许的范围内是否相等。 注意事项： 1、应使入射小球的质量大于被碰小球的质量。 2、要调节好实验装置，使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平，小支柱与槽口间距离使其等于小球直径，而且两球相碰时处在同一高度，碰撞后的速度方向在同一直线上。 3、每次入射小球从槽上相同位置由静止滚下，可在斜槽上适当高度处固定一档板，使小球靠着挡板，然后释放小球。4、白纸铺好后不能移动。