合外力的冲量与动量改变量大小相等,可见选择A、B错误。
即玻璃杯动量的变化率。
即玻璃杯受到的合力较小,玻璃杯不易破碎,知C正确。
地毯与杯子相互作用中的作用力与反作用力大小相等,故答案D错。本题答案为C。
例3
某同学用图1所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。图中PQ是斜槽,QR为水平槽。
实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹。
重复上述操作10次,得到10个落点痕迹,再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。
重复这种操作10次。图1中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。B球落点痕迹如图2所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零点与O点对齐。
(1)碰撞后B球的水平射程应取为________cm。
(2)在以下选项中,哪些是本次实验必须进行的测量?答:________(填选项号)
A、水平槽上未放B球时,测量A球落点位置到O点的距离
B、A球与B球碰撞后,测量A球落点位置到O点的距离
C、测量A球或B球的直径
D、测量A球和B球的质量(或两球质量之比)
E、测量G点相对于水平槽面的高度
解析
(1)图2中画出了B球的10个落点位置,实验中应取平均位置。
方法是:用最小的圆将所有点圈在里面,圆心位置即为落点平均位置,找准平均位置,读数时应在刻度尺的最小刻度后面再估读一位。答案为64、7cm(从64、2cm到65、2cm的范围内都正确)
(2)本实验的装置将教材上的实验装置作了微小变化,把放被碰小球的支座去掉,而把被碰小球放在靠近槽末端的的地方,使得被碰小球B和入射小球A都从O点开始做平抛运动,且两球平抛时间相同,以平抛时间为时间单位,则平抛的水平距离在数值上等于平抛初速度。
设A未碰B,平抛水平位移为sA;A、B相碰后,A、B两球的水平位移分别为sA’、sB’,A、B质量分别为mA、mB,则碰前A的动量可写成mAsA,碰后A、B总动量为mAsA’ mBsB’,要验证动量是否守恒,即验证以上两动量是否相等,所以该实验应测量的物理量有:mA、mB、sA、sA’、sB’。该题答案是ABD。
点评
本题改变实验条件,在新的情景中寻求需测量的物理量,注重发现问题的能力和创新能力的考查。
例4
在水平轨道上放置一门质量为M的炮车。发射炮弹的质量为m,炮车与轨道间的摩擦不计,当炮车与水平方向成θ角发射炮弹时,炮弹相对地面的速度为v0,求炮车后退的速度。
解析
炮弹与炮车组成的系统在炮弹发射过程中受两个力作用,一为二者之重力G,二为地面的支持力N,因倾斜发射炮弹,故N>G,合外力不为零,系统动量不守恒;但因水平方向无外力作用,故系统在水平方向上动量守恒,以v0在水平方向的分量为正方向,炮车后退的速度设为v,