Question

【題目】如圖所示為“探究碰撞中的不變量”的實驗裝置

(1)下列說法中符合實驗要求的是______

A．入射球a比靶球b質量大，但兩者的半徑可以不同

B．在同一組實驗的不同碰撞中，每次入射球a必須從同一高度由靜止釋放

C．安裝軌道時，軌道末端必須水平

D．需要使用的儀器有天平和刻度尺

(2)實驗時記錄了軌道末端在記錄紙上的豎直投影為O點，經多次釋放入射球，在記錄紙上找到了兩球平均落點位于A、B、C，并測得它們到O點的距離分別為OA、OB和OC．已知入射球的質量為m1，靶球的質量為m2，如果得到______，則認為碰撞中的不變量是質量與速度的乘積之和。

(3)在實驗中，根據小球的落地情況，若等式OC=______成立，則可證明碰撞中系統的動能守恒（要求用第(2)問中涉及的物理量表示）。

Answer 1

【答案】BCD

【解析】

（1）A、為了保證入射小球不反彈，則入射小球的質量大于被碰小球的質量；為了發生對心碰撞，兩球的半徑需相同，故A錯誤；

B、在同一組實驗的不同碰撞中，每次入射球必須從同一高度由靜止釋放，保證碰前的速度相同，故B正確；

C、為了保證小球做平拋運動，安裝軌道時，軌道末端必須水平，故C正確；

D、在該實驗中需要測量小球的質量以及小球的水平位移，需要的測量儀器是天平、刻度尺，故D正確。

故答案為：BCD。

（2）碰撞過程中，如果水平方向動量守恒，由動量守恒定律得：，

小球做平拋運動時拋出點的高度相等，它們在空中的運動時間t相等，兩邊同時乘以時間t，則：，；如果得到，則認為碰撞中的不變量是質量與速度的乘積之和。

（3）若碰撞中系統的動能守恒，由能量守恒定律得：，

即，又因為，聯立解得：。