某同學設計瞭如圖裝置來驗*碰撞過程遵循動量守恆。在離地面高度為h的光滑水平桌面上，放置兩個小球a和b。其中，b...

問題詳情：

某同學設計瞭如圖裝置來驗*碰撞過程遵循動量守恆。在離地面高度為 h 的光 滑水平桌面上，放置兩個小球 a 和 b。其中，b 與輕*簧緊挨着但不栓接，*簧左側固 定，自由長度時離桌面右邊緣足夠遠，起初*簧被壓縮一定長度並鎖定。a 放置於桌面 邊緣，球心在地面上的投影點為 O 點。實驗時，先將 a 球移開，*簧解除鎖定，b 沿桌 面運動後水平飛出。再將 a 放置於桌面邊緣，*簧重新鎖定。解除鎖定後，b 球與 a 球 發生碰撞後，均向前水平飛出。重複實驗 10 次。實驗中，小球落點記為 A、B、C。

(1)若 a 球質量為 ma，半徑為 ra；b 球質量為 mb， 半徑為 rb。b 球與 a 球發生碰撞後，均向前水平 飛出，則 ______  。

A．ma<mb，ra=rb        B．ma<mb，ra<rb C．ma>mb，ra=rb    D．ma>mb，ra>rb

(2)為了驗*動量守恆，本實驗中必須測量的物理 量有____。

A．小球 a 的質量 ma 和小球 b 的質量 mb

B．小球飛出的水平距離 xOA、xOB、xOC

C．桌面離地面的高度 h

D．小球飛行的時間

(3)關於本實驗的實驗*作，下列説法中不正確的是______。

A．重複*作時，*簧每次被鎖定的長度應相同

B．重複*作時發現小球的落點並不完全重合，説明實驗*作中出現了錯誤

C．用半徑儘量小的圓把10 個落點圈起來，這個圓的圓心可視為小球落點的平均位置

D．僅調節桌面的高度，桌面越高，線段 OB 的長度越長

(4)在實驗誤差允許的範圍內，當所測物理量滿足表達式：__________， 即説明碰撞過程遵循動量守恆。（用題中已測量的物理量表示）

(5)該同學還想探究*簧鎖定時具有的**勢能，他測量了桌面離地面的高度h，該地的 重力加速度為g，則*簧鎖定時具有的**勢能 Ep 為 _______。（用題中已測量的 物理量表示）

【回答】

A    AB    B    mb•OB=mb•OA+ma•OC        

【解析】

(1)為防止碰撞後入*球反*，入*球的質量應大於被碰球的質量，即：應該使mb大於ma

(2)要驗*動量守恆，就需要知道碰撞前後的動量，所以要測量兩個小球的質量及碰撞前後小球的速度，碰撞前後小球都做平拋運動，速度可以用水平位移代替，所以需要測量的量為：小球a、b的質量ma、mb，記錄紙上O點到A、B、C各點的距離OA、OB、OC，故AB符合題意；

(3)A.重複*作時，*簧每次被鎖定的長度應相同，可以保*b能夠獲得相等的速度，故A項與題意不相符；

B. 重複*作時發現小球的落點並不完全重合，不是實驗*作中出現了錯誤；可以用半徑儘量小的圓把10個落點圈起來，這個圓的圓心可視為小球落點的平均位置，故B項與題意相符；

C. 用半徑儘量小的圓把10個落點圈起來，這個圓的圓心可視為小球落點的平均位置，故C項與題意不相符；

D. 僅調節桌面的高度，桌面越高，則小球飛行的時間越長，則線段OB的長度越長，故D項與題意不相符；

(4)小球離開軌道後做平拋運動，小球拋出點的高度相同，小球在空中的運動時間t相等，如果碰撞過程動量守恆，則

mbv0=mbv1+mav2

兩邊同時乘以時間t，得：

mbv0t=mbv1t+mav2t

則

mb•OB=mb•OA+ma•OC

(5)桌面離地面的高度h，該地的重力加速度為g，小球b飛行的時間

b的初速度

*簧鎖定時具有的**勢能Ep轉化為小球b的動能，所以*簧鎖定時具有的**勢能Ep為

知識點：實驗：驗*動量守恆定律

題型：實驗,探究題