高中一輪復(fù)習物理課時檢測（三十三）驗證動量守恒定律（實驗提能課）

課時檢測(三十三)驗證動量守恒定律(實驗提能課)1．在利用懸線懸掛等大小球進行驗證動量守恒定律的實驗中，下列說法正確的是()A．懸掛兩小球的細繩長度要適當，且等長B．由靜止釋放小球以便較準確地計算小球碰前的速度C．兩小球必須都是剛性球，且質(zhì)量相同D．兩小球碰后可以粘合在一起共同運動解析：選ABD兩細繩等長能保證兩小球正碰，以減小實驗誤差，A正確；由于計算碰撞前速度時用到了mgh＝eq\f(1,2)mv2－0，即初速度為零，B正確；本實驗中對小球的彈性性能無要求，C錯誤；兩小球正碰后，有各種可能的運動情況，D正確。2．如圖所示為“驗證碰撞中的動量守恒”實驗裝置示意圖。(1)入射小球1與被碰小球2直徑相同，均為d，它們的質(zhì)量相比較，應(yīng)是m1________m2。(2)為了保證小球做平拋運動，必須調(diào)整斜槽使________________。(3)繼續(xù)實驗步驟為：A．在地面上依次鋪白紙和復(fù)寫紙。B．確定重垂線對應(yīng)點O。C．不放小球2，讓小球1從斜槽滑下，確定它的落地點位置P。D．把小球2放在立柱上，讓小球1從斜槽滑下，與小球2正碰后，確定小球1和小球2的落地點位置M和N。E．用刻度尺量OM、OP、ON的長度。F．看m1eq\x\to(OM)＋m2eq\x\to(ON)與m1eq\x\to(OP)是否相等，以驗證動量守恒。上述步驟有幾步不完善或有錯誤，請指出并寫出相應(yīng)的正確步驟。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)入射小球1與被碰小球2直徑相同，即d1＝d2，為防止兩小球碰撞后入射小球反彈，入射小球質(zhì)量應(yīng)大于被碰小球質(zhì)量，即：m1>m2。(2)要使小球做平拋運動，則斜槽的末端切線必須水平。(3)為使小球1離開斜槽時的初速度相等，每次釋放小球1時應(yīng)從同一高度由靜止釋放，故步驟D不完善；兩球離開斜槽后做平拋運動，它們拋出點的高度相等，在空中的運動時間t相等，若碰撞過程動量守恒，則有：m1v1＝m1v1′＋m2v2′，兩邊同乘以t得：m1v1t＝m1v1′t＋m2v2′t，由兩小球直徑均為d可得：m1eq\x\to(OP)＝m1eq\x\to(OM)＋m2(eq\x\to(ON)－d)，故步驟F錯誤。答案：(1)>(2)斜槽末端切線水平(3)D不完善，小球1應(yīng)從斜槽的同一高度由靜止釋放；F錯誤，應(yīng)驗證：m1eq\x\to(OP)＝m1eq\x\to(OM)＋m2(eq\x\to(ON)－d)3．如圖甲所示，是氣墊導(dǎo)軌上的兩個滑塊的照片，中間是滑塊A，質(zhì)量mA＝0.20kg，右邊是滑塊B，質(zhì)量mB＝0.30kg。圖乙是滑塊B向左運動中與滑塊A碰后合為一體的照片，頻閃照片的頻率f＝10Hz。(1)根據(jù)照片提供的信息，碰前的動量為________kg·m/s，碰后的動量為________kg·m/s。(2)實驗結(jié)論：_______________________________________________________。解析：(1)題圖頻閃照片頻率為10Hz，即滑塊相鄰兩位置的時間間隔為0.1s。從圖中讀出碰前A的位置不變，則A靜止；B在碰前相等時間內(nèi)的位移為1.6cm，B碰前的速度應(yīng)為v0＝eq\f(1.6×10－2,0.1)m/s＝0.16m/s，所以碰前的動量為pB＝mv0＝0.30×0.16kg·m/s＝0.048kg·m/s。碰撞后兩滑塊具有共同速度，相等時間內(nèi)的位移為1.0cm，則碰后速度v共＝eq\f(1.0×10－2,0.1)m/s＝0.10m/s，碰后的動量p＝(mA＋mB)v共＝(0.20＋0.30)×0.10kg·m/s＝0.050kg·m/s。(2)實驗結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后動量相等，在碰撞過程中動量守恒。答案：(1)0.0480.050(2)在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后動量相等4．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。(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。A．小球開始釋放的高度hB．小球拋出點距地面的高度HC．小球做平拋運動的射程(2)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靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)。接下來要完成的必要步驟是________。(填選項前的符號)A．用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B．測量小球m1開始釋放的高度hC．測量拋出點距地面的高度HD．分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE．測量平拋射程OM、ON(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為_______________[用(2)中測量的量表示]；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)滿足的表達式為__________________[用(2)中測量的量表示]。解析：(1)小球碰前和碰后的速度都利用平拋運動來測定，即v＝eq\f(x,t)。而由H＝eq\f(1,2)gt2知，每次豎直高度相等，平拋運動時間相等，即m1eq\f(OP,t)＝m1eq\f(OM,t)＋m2eq\f(ON,t)，則可得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。故只需測小球做平拋運動的射程，因而選C。(2)由(1)中的表達式知：在OP已知時，需測量m1、m2、OM和ON，故必要步驟為A、D、E。(3)動量守恒表達式即m1·OP＝m1·OM＋m2·ON；若為彈性碰撞同時滿足動能守恒，則有eq\f(1,2)m1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(OP,t)))2＝eq\f(1,2)m1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(OM,t)))2＋eq\f(1,2)m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(ON,t)))2，即m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2。答案：(1)C(2)ADE(3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ONm1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON25．(2014·全國Ⅱ卷)現(xiàn)利用圖(a)所示的裝置驗證動量守恒定律。在圖(a)中，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點計時器(圖中未畫出)的紙帶相連；滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計時器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時間。實驗測得滑塊A的質(zhì)量m1＝0.310kg，滑塊B的質(zhì)量m2＝0.108kg，遮光片的寬度d＝1.00cm；打點計時器所用交流電的頻率f＝50.0Hz。將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動打點計時器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰。碰后光電計時器顯示的時間為ΔtB＝3.500ms，碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示。若實驗允許的相對誤差絕對值eq\f(碰撞前后總動量之差,碰前總動量)×100%最大為5%，本實驗是否在誤差范圍內(nèi)驗證了動量守恒定律？寫出運算過程。解析：按定義，滑塊運動的瞬時速度大小v＝eq\f(Δs,Δt) ①式中Δs為滑塊在很短時間Δt內(nèi)走過的路程。設(shè)紙帶上打出相鄰兩點的時間間隔為ΔtA，則ΔtA＝eq\f(1,f)＝0.02s ②ΔtA可視為很短。設(shè)滑塊A在碰撞前、后瞬時速度大小分別為v0、v1。將②式和圖給實驗數(shù)據(jù)代入①式得v0＝2.00m/s ③v1＝0.970m/s ④設(shè)滑塊B在碰撞后的速度大小為v2，由①式有v2＝eq\f(d,ΔtB) ⑤代入題給實驗數(shù)據(jù)得v2＝2.86m/s ⑥設(shè)兩滑塊在碰撞前、后的總