高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時作業(yè)26實驗驗證動量守恒定律新人教版

1、課后限時作業(yè)26實驗：驗證動量守恒定律時間：45分鐘1如圖為驗證動量守恒定律的實驗裝置，兩個帶有等寬遮光條的滑塊A、B的質(zhì)量分別為mA、mB，在A、B間鎖定一壓縮的輕彈簧，將其置于氣墊導(dǎo)軌上已知遮光條的寬度為d.接通充氣開關(guān)，解除彈簧的鎖定，彈簧將兩滑塊沿相反方向彈開，光電門C、D記錄下兩遮光條通過的時間分別為t1和t2.t1t2t1t2t1t2(3)彈簧的勢能EpmAt2mBt2，EpmAt2mBt2mAgx1mBgx2，故還需(1)本實驗需要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，調(diào)節(jié)方案是接通充氣開關(guān)，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌使滑塊能在氣墊上靜止或滑塊經(jīng)兩個光電門的時間相等mm(2)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平后進行實驗，若有關(guān)系式AB，則

2、說明該實驗動量守恒(3)某次實驗未接通充氣開關(guān)，鎖定時彈簧壓縮的長度不變，光電門C、D記錄下兩遮光條通過的時間分別為t3和t4，兩滑塊與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)相同，若要測出該動摩擦因數(shù)，還需要測量的量是兩滑塊到光電門的距離x1、x2或AC、BD之間的距離解析：(1)實驗時要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，具體措施為：接通氣源，如果滑塊能在氣墊上靜止，則表示氣墊導(dǎo)軌調(diào)整至水平狀態(tài)d(2)兩滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒，彈開前動量為零，故彈開后滿足mAvAmBvB，即mAdmmmB，所以AB，只要該式成立，則驗證實驗成功1d1d1d1d21222324測量兩滑塊到光電門的距離2在“驗證動量守恒定律”的實驗中，氣墊導(dǎo)軌上放

3、置著帶有遮光板的滑塊A、B，遮光板的寬度相同，測得的質(zhì)量分別為m1和m2.實驗中，用細線將兩個滑塊拉近使輕彈簧壓縮，然后燒斷細線，輕彈簧將兩個滑塊彈開，測得它們通過光電門的時間分別為t1、t2.(2)用測量的物理量表示動量守恒應(yīng)滿足的關(guān)系式m1m2，被壓縮彈簧開始儲存的彈d性勢能Epm1d2m2d22t212t22t1t2t1t22md2m2d22t212t22(1)圖2為甲、乙兩同學(xué)用螺旋測微器測遮光板寬度d時所得的不同情景由該圖可知甲同學(xué)測得的示數(shù)為3.505mm，乙同學(xué)測得的示數(shù)為3.485mm.dt1t2.解析：(1)甲圖，螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為3.5mm，可動刻度讀數(shù)為0.010

4、.5mm0.005mm，所以最終讀數(shù)為3.5mm0.005mm3.505mm；乙圖，螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為3mm，可動刻度讀數(shù)為0.0148.5mm0.485mm，所以最終讀數(shù)為3mm0.485mm3.485mm.(2)根據(jù)動量守恒定律可知，設(shè)向右為正方向，則應(yīng)滿足的表達式為0m1v1m2v2，即dddd1m1v1m2v2，v1，v2，故有m1m2；根據(jù)功能關(guān)系可知，儲存的彈性勢能Epm1v211mv21.2223如圖甲所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實驗小車，甲車系一穿過打點計時器的紙帶，啟動打點計時器甲車受到一水平向右的沖量運動一段距離后，與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動紙帶記錄

5、下碰撞前甲車和碰撞后兩車運動情況如圖乙所示，電源頻率為50Hz，則碰撞前甲車運動速度大小為0.6m/s，甲、乙兩車的質(zhì)量之比m甲解析：由圖乙可得碰前甲車的速度為m乙21.12103v10.02m/s0.6m/s8103碰后兩車的共同速度v20.02m/s0.4m/s由動量守恒定律有m甲v1(m甲m乙)v2由此得甲、乙兩車的質(zhì)量之比m甲m乙v2(v1v2)0.4(0.60.4)21.4“探究碰撞中的不變量”的實驗中：(1)入射小球m115g，原靜止的被碰小球m210g，由實驗測得它們在碰撞前、后的xt圖象如圖甲，可知入射小球碰撞后的m1v1是0.007_5kgm/s，入射小球碰撞前的m1v1是0

6、.015kgm/s，被碰撞后的m2v2是0.007_5kgm/s，由此得出結(jié)論碰撞過程中動量守恒(2)實驗裝置如圖乙所示，本實驗中，實驗必須要求的條件是B、C、D.A斜槽軌道必須是光滑的B斜槽軌道末端點的切線是水平的C入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速釋放D入射小球與被碰小球滿足mamb，rarb(3)圖中M、P、N分別為入射小球與被碰小球?qū)?yīng)的落點的平均位置，則實驗中要驗證的關(guān)系是C.AmaONmaOPmbOMBmaOPmaONmbOMCmaOPmaOMmbONDmaOMmaOPmbON解析：(1)由圖甲所示圖象可知，碰撞前球1的速度：x0.21v1t0.2m/s1m/s，x10.300

7、.20t10.40.2x20.350.20t20.40.2碰撞后，球的速度：v1v2m/s0.5m/s，m/s0.75m/s，入射小球碰撞后的m1v10.0150.5kgm/s0.0075kgm/s，入射小球碰撞前的m1v10.0151kgm/s0.015kgm/s，被碰小球碰撞后的m2v20.010.75kgm/s0.0075kgm/s，碰撞前系統(tǒng)總動量pm1v10.015kgm/s，碰撞后系統(tǒng)總動量pm1v1m2v20.015kgm/s，pp，由此可知：碰撞過程中動量守恒(2)“驗證動量守恒定律”的實驗中，是通過平拋運動的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，只要離開軌道后做平拋運動，對斜槽是否光

8、滑沒有要求，故A錯誤；要保證每次小球都做平拋運動，則軌道的末端必須水平，故B正確；要保證碰撞前的速度相同，所以入射小球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下，故C正確；為了保證小球碰撞為對心正碰，且碰后不反彈，要求mamb，rarb，故D正確故選B、C、D.m(3)要驗證動量守恒定律即：mav0mav1mbv2，小球做平拋運動，根據(jù)平拋運動規(guī)律可知根據(jù)兩小球運動的時間相同，上式可轉(zhuǎn)換為：av0tmav1tmbv2t，故需驗證maOPmaOMmbON，因此A、B、D錯誤，C正確故選C.B5.某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律圖中兩擺擺長相同，懸掛于同一高度，A、兩擺球均很小，質(zhì)量之比為12.當(dāng)兩擺球

9、均處于自由靜止?fàn)顟B(tài)時，其側(cè)面剛好接觸向右上方拉動B球使其擺線伸直并與豎直方向成45角，然后將其由靜止釋放結(jié)果觀察到兩擺球粘在一起擺動，且最大擺角為30.若本實驗允許的最大誤差為4%，此實驗是否成功地驗證了動量守恒定律？解析：設(shè)擺球A、B的質(zhì)量分別為mA、mB，擺長為l，B球的初始高度為h1，碰撞前B球的速度為vB.在不考慮擺線質(zhì)量的情況下，根據(jù)題意及機械能守恒定律得h1l(1cos45)122mBvBmBgh1設(shè)碰撞前、后兩擺球的總動量的大小分別為p1、p2.有p1mBvB聯(lián)立得：p1mB2gl同理可得：p2(mAmB)2gl1cos45則有：p2mAmBp1mB1cos30.由此可以推出pp

10、2p1代入已知條件得：p221.03p14%1所以，此實驗在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)驗證了動量守恒定律答案：見解析6.如圖是用來驗證動量守恒的實驗裝置，彈性球1用細線懸掛于O點，O點下方桌子的邊沿有一豎直立柱實驗時，調(diào)節(jié)懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2接觸且兩球等高將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上釋放球1，當(dāng)它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞，碰后球1向左最遠可擺到B點，球2落到水平地面上的C點測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒現(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為a、B點離水平桌面的距離為b，C點與桌子邊沿間的水平距離為c.此處，(1)還需要測量的量是彈性球1、2的質(zhì)量m1

11、、m2、立柱高h和桌面高H.(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒的表達式為2m1ah2m1bhm2c.(忽Hh略小球的大小)解析：(1)要驗證動量守恒必須知道兩球碰撞前后的動量變化，根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度a和b，由機械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再測量彈性球1的質(zhì)量m1，就能求出彈性球1的動量變化；根據(jù)平拋運動的規(guī)律只要測出立柱高h和桌面高H就可以求出彈性球2碰撞前后的速度變化，故只要測量彈性球2的質(zhì)量和立柱高h、桌面高H就能求出彈性球2的動量變化(2)根據(jù)(1)的解析可以寫出動量守恒的方程2m1ah2m1bhm2c.Hh7氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與

12、滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示(彈簧的長度忽略不計)，采用的實驗步驟如下：a用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB；b調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平；c在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上；d用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1；e按下電鈕放開卡銷，同時使分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下A、B分別到達C、D的運動時間t1和t2.(1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是B的右端至D板的距離L2

13、.t1t2t1t2t1t2EpmA12mB22，故可以測出彈簧的彈性勢能LL(2)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證動量守恒定律的表達式是mA1mB20，上式中算得的A、B兩滑塊的動量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因可能是測量時間、距離、質(zhì)量等存在誤差；由于阻力、氣墊導(dǎo)軌不水平等造成誤差(至少寫出兩點)(3)利用上述實驗數(shù)據(jù)是否可以測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大?。靠梢?選填“可以”或“不可以”)解析：(1)因系統(tǒng)動量守恒，則mAvAmBvB0，由于系統(tǒng)不受摩擦，故滑塊在水平方向做LL勻速直線運動，則有vA1，vB2，所以還要測量的物理量是B的右端至D板的距離L2.LL(2)若要驗證動量守恒定律，則m

14、AvAmBvB0，即mA1mB20，由實驗原理與實驗步驟可知，產(chǎn)生誤差的原因有：L1、L2、t1、t2、mA、mB的數(shù)據(jù)測量誤差；沒有考慮彈簧推動滑塊的加速過程；滑塊并不是做勻速直線運動，滑塊與導(dǎo)軌間有少許摩擦力；氣墊導(dǎo)軌不完全水平1122(3)根據(jù)能量守恒定律，被壓縮彈簧的彈性勢能Ep2mAvA2mBvB，將vA、vB代入上式得1L1L2t12t28某同學(xué)用圖示裝置研究碰撞中的動量守恒，實驗中使用半徑相等的兩小球A和B，實驗的主要步驟如下：A用天平測得A、B兩球的質(zhì)量分別為m1、m2，且m1m2B如圖所示安裝器材，在豎直木板上記下O點(與置于C點的小球球心等高)，調(diào)節(jié)斜槽使其末端C切線水平C

15、先C處不放球B，將球A從斜槽上的適當(dāng)高度由靜止釋放，球A拋出后撞在木板上的平均落點為PD再將球B置于C點，讓球A從斜槽上同一位置靜止釋放，兩球碰后落在木板上的平均落點為M、NE用刻度尺測出三個平均落點到O點的距離分別為hM、hP、hN回答下列問題：(1)若C點到木板的水平距離為x，小球平均落點到O點的距離為h，重力加速度為g，2h則小球做平拋運動的初速度v0 xg.(2)上述實驗中，碰后B球的平均落點位置應(yīng)是M(選填“M”或“N”)(3)若關(guān)系式m11hPm11hNm21hM(用題中所測量的物理量的符號表示)成立，則說xg.明了兩小球碰撞中動量守恒1解析：(1)由平拋運動規(guī)律得，豎直方向h2g

16、t2，水平方向xv0t，解得水平速度v02h(2)由于水平位移相同，碰后速度越大，則飛行時間越短，豎直方向下落高度越小，故碰后B球的平均落點應(yīng)在M處2hP(3)根據(jù)(1)中所求可得，碰前A球的速度vAxgB；碰后A、兩球的速度分別為vA2hN，根據(jù)動量守恒定律得m1vAm1vAm2vB，代入速度表達式，化簡可xg，vBxg2hM得m111hPm1hNm21hM，即只要上式成立，則可以驗證動量守恒9某同學(xué)為了驗證動量守恒定律，設(shè)計了如圖甲所示的實驗，實驗步驟主要包括：(選取兩塊大小不同的木塊A、B，使兩木塊與水平面間的動摩擦因數(shù)相同檢驗方法：使A、B兩木塊分別從斜面上同一點處由靜止下滑，若它們在水平面上停下的位置相同，則表示兩木塊與水平面間的動摩擦因數(shù)相同)將衣服袖口處的粘扣剪下，分別釘?shù)絻赡緣K的側(cè)面上，使兩木塊相碰時能粘在一起先不在水平面上放木塊B，讓木塊A從斜面上某一位置O處由靜止開始滑下，記下木塊A自由滑行在水平面上停下的位置P(可使其多次滑下以準(zhǔn)確確定位置P)，如圖乙所示在靠近斜面底端處放木塊B，并使帶有粘扣的一側(cè)朝左，標(biāo)出此時其所處位置M；如圖丙所示，讓木塊A從同一位置O處由靜止開始滑下，A、B碰撞后粘在一起，標(biāo)出兩木塊停下時所處的位置N，如圖丙所示用