“验证碰撞中的动量守恒”实验装置如图所示.让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下,与静止在支柱上质量为m2的小球发生对心

“验证碰撞中的动量守恒”实验装置如图所示.让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下,与静止在支柱上质量为m2的小球发生对心碰撞,则
(1)两小球的质量关系必须满足______
A.m1=m2  B.m1>m2  C.m1<m2  D.没有限制
(2)实验必须满足的条件是______
A.轨道末端的切线必须是水平的
B.斜槽轨道必须是光滑的
C.入射小球m1每次必须从同一高度滚下
D.入射小球m1和被碰小球m2的球心在碰撞的瞬间必须在同一高度
(3)实验中必须测量的物理量是______
A.两小球的质量m1、m2      B.两小球的半径R1、R2
C.桌面离地面的高度H      D.小球起始高度
E.小球m1单独滚下时,离开轨道后飞行的水平距离
F.两小球m1和m2碰撞后飞出的水平距离
(4)某同学做碰撞中的动量守恒实验的数据记录表格如下
R/cmm1/gm2/gOP/cmOM/cmO’N/cm
1.032.620.965.012.567.8
在表中,R是两小球的半径,m1是入射小球的质量,m2是被碰小球的质量,OP是入射小球从槽上自由滚下做平抛运动落地时的水平距离,OM是入射小球与被碰小球碰撞后落地时的水平距离,O’N是被碰小球碰撞后落地的水平距离,试根据表格中的数据,分析该同学的实验是否成功?
蓝天贝贝的宝宝 1年前 已收到1个回答 举报

王家少掌柜 幼苗

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解题思路:(1)验证碰撞过程中的动量守恒实验,入射球的质量应大于被碰球的质量.
(2)在做“验证动量守恒定律”的实验中,是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的,所以要保证每次小球都做平抛运动,则轨道的末端必须水平.
(3)由于两球从同一高度下落,故下落时间相同,所以水平向速度之比等于两物体水平方向位移之比,然后根据动量守恒列方程即可正确求出质量之比.
(4)根据表中实验数据,应用动量守恒定律分析答题.

(1)在“验证碰撞中的动量守恒”实验中,为防止被碰球碰后反弹,入射球的质量必须(远)大于被碰球的质量,因此B正确,ACD错误.故选B.
(2)A、要保证每次小球都做平抛运动,则轨道的末端必须水平,故A正确;
B、“验证动量守恒定律”的实验中,是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的,只要离开轨道后做平抛运动,对斜槽是否光滑没有要求,故B错误;
C、要保证碰撞前的速度相同,所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下,故C正确;
D、要保证碰撞后都做平抛运动,两球要发生正碰,碰撞的瞬间,入射球与被碰球的球心应在同一水平高度,两球心的连线应与轨道末端的切线平行,因此两球半径应该相同,故D正确.
故选ACD.
(3)小球粒子轨道后做平抛运动,它们抛出点的高度相同,在空中的运动时间t相等,
m1v1=m1v1′+m2v2′,两边同时乘以时间t,则m1v1t=m1v1′t+m2v2′t,
m1OP=m1OM+m2(ON-2r),则实验需要测出:小球的质量、小球的水平位置、小球的半径,
故选:ABEF;
(4)若本实验成功,应该有 m1×
.
OP=m1×
.
OM+m2×
.
O′M,
入射球碰撞前动量为:P1=m1×
.
OP=32.6×65.0g•cm=2.12×103g•cm,
碰后两球的总动量为:P1′+P2′=m1×
.
OM+m2×
.
O′N=(32.6×12.5+20.9×67.8)g•cm=1.82×103g•cm,
碰撞前后系统的动量的相对误差为:γ=
△P
P1×100%=
2.12−1.82
2.12×100%=14.2%,由此可知,误差太大,实验并不成功.
故答案为:(1)A;(2)ACD;(3)ABEF;(4)实验误差太大,实验并不成功.

点评:
本题考点: 验证动量守恒定律.

考点点评: 本题考查了实验注意事项、实验数据分析,知道实验原理、实验注意事项、应用动量守恒定律即可正确解题;实验注意事项:(1)前提条件:保证碰撞是一维的,即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动,碰撞之后还沿这条直线运动.(2)利用斜槽进行实验,入射球质量要大于被碰球质量,即m1>m2,防止碰后m1被反弹.

1年前

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