專題(30)實驗七 驗證動量守恒定律(原卷版)

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)必?zé)峥键c整合回扣練專題（30）實驗七驗證動量守恒定律（原卷版）考點一基礎(chǔ)實驗考查1、如圖，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系。（1）實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過僅測量 （填選項前的符號），間接地解決這個問題。小球開始釋放高度h小球拋出點距地面的高度H小球做平拋運動的射程（2） 圖6中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先將入射球m1多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程OP。然后，把被碰小球m2靜止于軌道的水平部分，再將入射小球m1從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復(fù)。接下來要完成的必要步驟是 。（填選項前的符號）用天平測量兩個小球的質(zhì)量m「m2測量小球m1開始釋放高度h測量拋出點距地面的高度H分別找到m「m2相碰后平均落地點的位置M、N測量平拋射程OM、ON（3） 若兩球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為 （用（2）中測量的量表示）。TOC\o"1-5"\h\z⑷經(jīng)測定，m1=45.0g，m2=7.5g,小球落地點的平均位置距O點的距離如圖7所示。碰撞前、后m1的動量分別為p1與P]'，則p1:P]'= :11;若碰撞結(jié)束時m2的動量為p2'，則P]':p2'=ll： 。0 M PN■?r I. 44..H0cm ! 『■ ^3-何1￡11） ■實驗結(jié)果說明，碰撞前、后總動量的比值哉為—

2、用如圖12、用如圖1所示的裝置可以驗證動量守恒定律。圖2 圖3⑴實驗中質(zhì)量為m］的入射小球和質(zhì)量為叫的被碰小球的質(zhì)量關(guān)系是m］ m2。(選填“大于”“等于”或“小于”)圖中O點是小球拋出點在地面上的投影。實驗時，先讓入射小球m］多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP。然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射小球m］從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)本操作。接下來要完成的必要步驟是 。(填選項前的字母)用天平測量兩個小球的質(zhì)量m.m2測量小球m］開始釋放的高度h測量拋出點距地面的高度H分別通過畫最小的圓找到m.m2相碰后平均落地點的位置M、N測量平拋射程OM、ON若兩球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為 (用(2)中測量的量表示)；經(jīng)過測定，m「45.0g，m2=7.5g,小球落地的平均位置距O點的距離如圖2所示。若用長度代表速度，則兩球碰撞前“總動量”之和為 g?cm,兩球碰撞后“總動量”之和為 g?cm。用如圖3裝置也可以驗證碰撞中的動量守恒，實驗步驟與上述實驗類似。圖中D、E、F到拋出點B的距離分別為ld、le、lf。若兩球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為A.m]LF=m]LD+m2LEB.m]L2E=m]L2D+m2L2FC.m1V^C.m1V^LE=m1LE=LF-LD3、如圖所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系．實驗中直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但可以通過僅測量 (填正確選項前的字母)間接地解決這個問題．小球開始釋放的高度h小球拋出點距地面的高度H小球做平拋運動的射程圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影，實驗時，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP.然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù).接下來要完成的必要步驟是 ．(填正確選項前的字母)用天平測量兩個小球的質(zhì)量m「m2測量小球m1開始釋放的高度h測量拋出點距地面的高度H分別找到m「m2相碰后平均落地點的位置M、N測量平拋射程OM、ON若兩球相碰前、后動量守恒，其表達(dá)式可表示為 ［用(2)中測量的量表示］；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為 ［用(2)中測量的量表示］.【提分筆記】利用平拋運動做探究碰撞實驗時應(yīng)注意斜槽末端的切線必須水平；入射小球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下；地面要水平，白紙鋪好后，在實驗過程中不能移動，否則會造成很大的誤差；入射小球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量；小球的平均落點要用最小圓法來確定.考點二創(chuàng)新實驗考查實驗器材：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、彈簧片、膠布、撞針、橡皮泥等.實驗方法測質(zhì)量：用天平測出兩滑塊的質(zhì)量.安裝：按圖安裝并調(diào)好實驗裝置.C1］碼J1ffii-it|AB⑶實驗：接通電源，利用光電計時器測出兩滑塊在各種情況下碰撞前、后的速度(例如：①改變滑塊的質(zhì)量；②改變滑塊的初速度大小和方向)．驗證：一維碰撞中的動量守恒．4、某同學(xué)欲采用課本上介紹的氣墊導(dǎo)軌和光電計時器等器材進(jìn)行“驗證動量守恒定律”的實驗．實驗裝置如圖所示，下面是實驗的主要步驟：安裝好氣墊導(dǎo)軌和光電門，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平測得A和B兩滑塊上遮光片的寬度均為d得到A、B兩滑塊(包含遮光片)的質(zhì)量m1、m2向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣利用氣墊導(dǎo)軌左右的彈射裝置，使滑塊A、B分別向右和向左運動，測出滑塊A、B在碰撞前經(jīng)過光電門過程中擋光時間分別為和At2觀察發(fā)現(xiàn)滑塊A、B碰撞后通過粘膠粘合在一起，運動方向與滑塊B碰撞前運動方向相同，此后滑塊A再次經(jīng)過光電門時擋光時間為At試解答下列問題：碰撞前A滑塊的速度大小為 ，碰撞前B滑塊的速度大小為 .為了驗證碰撞中動量守恒，以vB為正方向需要驗證的關(guān)系式是 (用題中物理量表示)．有同學(xué)認(rèn)為利用此實驗裝置還能計算碰撞過程中損失的機(jī)械能．請用上述實驗過程測出的相關(guān)物理量，表示出A、B系統(tǒng)在碰撞過程中損失的機(jī)械能AE= .5、如圖所示是用來驗證動量守恒的實驗裝置，彈性球1用細(xì)線懸掛于O點，O點下方桌子的邊緣有一豎直立柱.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右端接觸且兩球等高.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(yuǎn)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.此外：還需要測量的量是 、 和 ．根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒的表達(dá)式為 ．(忽略小球的大小)6、“槍支比動能e0”是反映槍支威力的一個參數(shù)，已知e0=S，式中E0是子彈離開槍口時的動能，S是子彈的橫截面積(若子彈是球形，則S是過球心的截面圓面積)。J2136沖擊擺實驗器”是物理實驗中的實驗器材，可以用來測量彈簧槍的比動能e0,如圖甲所示，左側(cè)是可以發(fā)射球形子彈的彈簧槍，中間立柱上懸掛小擺塊，擺塊一般用塑料制成，正對槍口處有一水平方向的錐形孔(使彈丸容易射入并與擺塊結(jié)合為一體)。擺塊擺動的最大角0可由刻度盤讀出。(重力加速度大小為g)用游標(biāo)卡尺測量子彈直徑，測量結(jié)果如圖乙所示，子彈的直徑d= mm。實驗開始之前，必須測量的物理量為子彈直徑d以及 和 。(寫出物理量及其表示字母)；實驗步驟如下：將沖擊擺實驗器放在桌上，調(diào)節(jié)底座上的調(diào)平螺絲，使底座水平；再調(diào)節(jié)支架上端的調(diào)節(jié)螺絲，改變懸線的長度，使擺塊的孔洞跟槍口正對，并且使擺塊右側(cè)與0刻度對齊；此時用刻度尺測量出擺長L；扣動彈簧槍扳機(jī)，打出子彈，記錄下擺塊的最大擺角；多次重復(fù)實驗，計算出擺塊最大擺角的平均值0；處理實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論。子彈的發(fā)射速度為v0= ，彈簧槍的比動能為e0= 。(用已知量和測量量的字母表示)；由于存在系統(tǒng)誤差，使得測量值 理論值。(選填“大于”“小于”或“等于”)7、（2020.新課標(biāo)I卷）某同學(xué)用如圖所示的實驗裝置驗證動量定理，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊（上方安裝有寬度為d的遮光片）、兩個與計算機(jī)相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等。實驗步驟如下：光電門R光電門R盛碼（1）開動氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)滑塊上的遮光片經(jīng)過兩個光電門的遮光時間 時，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平；（2） 用天平測砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量m“滑塊（含遮光片）的質(zhì)量m2；（3） 用細(xì)線跨過輕質(zhì)定滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細(xì)線水平拉動滑塊；（4） 令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動下從左邊開始運動，和計算機(jī)連接的光電門能測量出遮光片經(jīng)過A、B兩處的光電門的遮光時間At]、At2及遮光片從A運動到B所用的時間t12；（5） 在遮光片隨滑塊從A運動到B的過程中，如果將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小1= ，滑塊動量改變量的大小Ap= ；（用題中給出的物理量及重力加速度g表示）（6） 某次測量得到的一組數(shù)據(jù)為：d=1.000cm,m]=1.50x10-2kg，m2=0.400kg，△t]=3.900x10-2s，At2=1.270x10-2s，t12=1.50s,取g=9.80m/s2。計算可得I= N?s,Ap=kgms-1；（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）（7） 定義5=込生x100%，本次實驗岸 %（保留1位有效數(shù)字）。8、為了“驗證動量守恒定律”.圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌上放著兩個滑塊，滑塊A的質(zhì)量為500g,滑塊B的質(zhì)量為200g.每個滑塊的一端分別與穿過打點計時器的紙帶相連，兩個打點計時器的頻率均為50Hz.調(diào)節(jié)設(shè)備使氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個打點計時器的電源，并讓兩個滑塊以不同的速度相向運動，碰撞后粘在一起繼續(xù)運動.圖乙分別為A、B紙帶上選取的計數(shù)點，每兩個計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出.打點計時器 打點計吋器（甲位…皿 >' A導(dǎo)2￡ioa—^6?opj範(fàn)cm（1）判斷氣墊導(dǎo)軌是否處于水平，下列措施可行的是 （填正確選項前字母）.將某個滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，看滑塊是否靜止讓兩個滑塊相向運動，看是否在軌道的中點位置碰撞給某個滑塊一個初速度，看滑塊是否做勻速直線運動測量氣墊導(dǎo)軌的兩個支架是否一樣高根據(jù)圖乙提供的紙帶，計算碰撞前兩滑塊的總動量大小p= kg?m/s；碰撞后兩滑塊的總動量大小為p2= kg?m/s.多次實驗，若碰撞前后兩滑塊的總動量在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動量守恒定律得到驗證．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)9、如圖所示，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、D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A、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：用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB；調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo) ;在滑塊A、滑塊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；用刻度尺測出滑塊A的左端至板C的距離L],B的右端至板D的距離L2；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)滑塊A、B分別碰撞擋板C、D時停止計時，記下滑塊A、B分別到達(dá)擋板C、D的運動時間t]和t2.TOC\o"1-5"\h\z⑴步驟(b)補(bǔ)充完整 .利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證動量守恒定律的表達(dá)式是 ．利用上述實驗數(shù)據(jù)還能測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大小，請寫出表達(dá)式： .10、同學(xué)借用驗證動量守恒定律的實驗裝置(如圖所示)驗證彈性碰撞，斜面底端用光滑小圓弧與水平桌面相連，實驗中使用半徑相等的彈性小球1和2，且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量．實驗步驟如下：安裝好實驗裝置，做好測量前的準(zhǔn)備．第一步：先將木板豎直固定于斜槽前端邊緣處的C點，且板面與桌面垂直，在木板上記下置于C點小球的位置O,然后將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x，并固定.第二步：不放小球2,讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，并撞在木板上.重復(fù)多次，用盡可能小的圓把小球的所有落點圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置．第三步：把小球2放在斜槽前端邊緣處的C點，讓小球1從A點由靜止?jié)L下，使它們碰撞，重復(fù)多次，并使用與第二步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點的平均位置．第四步：用刻度尺分別測量三個落點的平均位置離O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度.

Ac球1 木梅球2Q 一O□C■W\邈漩滾回答下列問題：若木板到C點的距離為X,小球落點到O點的距離為y,重力加速度為g,則小球做平拋運動的初速度v0上述實驗中P點是 的平均位置，N點是 的平均位置，M點是 的平均位置．用測量的物理量寫出表示驗證彈性碰撞的表達(dá)式為 ．11、某同學(xué)用如圖1所示的裝置探究碰撞中的不變量,實驗開始前在水平放置的氣墊導(dǎo)軌左端裝一個彈射裝置,滑塊碰到彈射裝置時將被鎖定,打開控制開關(guān),滑塊可被彈射裝置向右彈出?；瑝K甲和滑塊乙上裝有相同寬度的擋光片,在滑塊甲的右端和滑塊乙的左端裝上了彈性碰架(圖中未畫出),可保證在滑塊碰撞過程中能量損失極小。開始時,滑塊甲被彈射裝置鎖定,滑塊乙靜置于兩個光電門之間。0|「|0|「|川|川［m20圉！ 圖厘該同學(xué)用游