2025版高考物理全程一輪復(fù)習(xí)課時(shí)分層精練三十五驗(yàn)證動量守恒定律習(xí)題

課時(shí)分層精練(三十五)驗(yàn)證動量守恒定律基礎(chǔ)落實(shí)練1．[2024·河南南陽模擬預(yù)測]用如圖1所示的裝置，來驗(yàn)證碰撞過程中的動量守恒．圖中PQ是斜槽，QR為水平槽．O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，A、B兩球大小相同，質(zhì)量之比mA∶mB＝3∶1.先使A球從斜槽上某一高度處由靜止釋放，在水平地面的記錄紙上留下落點(diǎn)痕跡P，重復(fù)10次，得到10個(gè)落點(diǎn)．再把B球放在水平槽上的末端R處，讓A球仍從同一高度處由靜止釋放，與B球碰撞，碰后A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)10次．A、B兩球在記錄紙上留下的落點(diǎn)痕跡如圖2所示，其中米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對齊．(1)碰撞后A球的水平射程應(yīng)取________cm.(2)本實(shí)驗(yàn)巧妙地利用小球飛行的水平距離表示小球的水平速度．下面的實(shí)驗(yàn)條件中，可能不能使小球飛行的水平距離的大小表示為水平初速度大小的是________．A．使A、B兩小球的質(zhì)量之比改變?yōu)?∶1B．升高小球初始釋放點(diǎn)的位置C．使A、B兩小球的直徑之比改變?yōu)?∶3D．升高桌面的高度，即升高R點(diǎn)距地面的高度(3)利用此次實(shí)驗(yàn)中測得的數(shù)據(jù)計(jì)算碰撞前的總動量與碰撞后的總動量的比值為________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).2．[2024·河南鄭州統(tǒng)考模擬預(yù)測]用如圖所示的裝置根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律驗(yàn)證兩小球碰撞中的動量守恒．使用頻閃相機(jī)對小球碰撞前后的運(yùn)動情況進(jìn)行拍攝．圖中背景是放在豎直平面內(nèi)帶方格的紙板，紙板平面與小球運(yùn)動軌跡所在的平面平行，每個(gè)小方格的邊長為a＝5cm，取g＝10m/s2，實(shí)驗(yàn)核心步驟如下：(1)讓小球m1從擋板處由靜止釋放，從斜槽末端水平拋出后頻閃照片如圖乙中的A所示．(2)把小球m2靜置于軌道末端，讓小球m1從擋板處由靜止釋放，兩球在斜槽末端碰撞．碰撞后兩小球從斜槽末端水平拋出．拋出后的頻閃照片分別如圖乙中的B、C所示．(3)由圖乙結(jié)合已知數(shù)據(jù)可計(jì)算出頻閃相機(jī)閃光的周期T＝________s(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).(4)由圖乙結(jié)合已知數(shù)據(jù)可計(jì)算出碰撞后小球m2的速度v2＝________m/s(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).(5)若碰撞過程中動量守恒，則m1∶m2＝________.3．[2023·遼寧卷]某同學(xué)為了驗(yàn)證對心碰撞過程中的動量守恒定律，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：用紙板搭建如圖所示的滑道，使硬幣可以平滑地從斜面滑到水平面上，其中OA為水平段．選擇相同材質(zhì)的一元硬幣和一角硬幣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．測量硬幣的質(zhì)量，得到一元和一角硬幣的質(zhì)量分別為m1和m2(m1>m2).將硬幣甲放置在斜面上某一位置，標(biāo)記此位置為B.由靜止釋放甲，當(dāng)甲停在水平面上某處時(shí)，測量甲從O點(diǎn)到停止處的滑行距離OP.將硬幣乙放置在O處，左側(cè)與O點(diǎn)重合，將甲放置于B點(diǎn)由靜止釋放．當(dāng)兩枚硬幣發(fā)生碰撞后，分別測量甲、乙從O點(diǎn)到停止處的滑行距離OM和ON.保持釋放位置不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次，得到OP、OM、ON的平均值分別為s0、s1、s2.(1)在本實(shí)驗(yàn)中，甲選用的是________(填“一元”或“一角”)硬幣；(2)碰撞前，甲到O點(diǎn)時(shí)速度的大小可表示為________(設(shè)硬幣與紙板間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g)；(3)若甲、乙碰撞過程中動量守恒，則eq\f(\r(s0)－\r(s1),\r(s2))＝________(用m1和m2表示)，然后通過測得的具體數(shù)據(jù)驗(yàn)證硬幣對心碰撞過程中動量是否守恒；(4)由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差，計(jì)算得到碰撞前后甲動量變化量大小與乙動量變化量大小的比值不是1，寫出一條產(chǎn)生這種誤差可能的原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________.素養(yǎng)提升練4．[2024·湖南統(tǒng)考模擬預(yù)測]2022年10月16日，黨的二十大在京開幕，在二十大報(bào)告中，體育、健康等關(guān)鍵詞多次被提及，報(bào)告提出：“促進(jìn)群眾體育和競技體育全面發(fā)展，加快建設(shè)體育強(qiáng)國”，這正是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的一個(gè)重要目標(biāo)，冰壺運(yùn)動深受人們的喜愛，現(xiàn)在流行一種旱地冰壺，它的賽道是由多塊正方形的耐力板組成，如圖甲所示，某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)想用此裝置驗(yàn)證碰撞中的動量守恒，為了便于實(shí)驗(yàn)研究，將旱地冰壺的賽道改造成如圖乙所示的賽道，現(xiàn)有兩個(gè)材料不同的紅壺和黃壺，某同學(xué)先將黃壺放在出發(fā)點(diǎn)a處，輕推黃壺，測得黃壺經(jīng)過b點(diǎn)后再向前運(yùn)動n1格速度變?yōu)榱?，并恰好停在分界線的中心點(diǎn)上；然后在a處仍然放上黃壺，在b處放上紅壺，以相同的方式輕推黃壺，與紅壺碰撞后，測得紅壺向前運(yùn)動n2格速度變?yōu)榱?，黃壺經(jīng)過b點(diǎn)后再向前運(yùn)動n3格速度變?yōu)榱?，兩壺均恰好停在分界線的中心點(diǎn)上．(1)為保證碰撞中的實(shí)驗(yàn)效果，要求黃壺的質(zhì)量________(填“大于”“等于”或“小于”)紅壺的質(zhì)量．(2)若已知黃壺的質(zhì)量為m1，與耐力板間的動摩擦因數(shù)為μ1；紅壺的質(zhì)量為m2，與耐力板間的動摩擦因數(shù)為μ2，則驗(yàn)證動量守恒定律的表達(dá)式為______________________________(用題中所給字母表示).(3)若兩壺為彈性碰撞，則eq\f(μ1,μ2)＝____________(用n1、n2、n3表示).課時(shí)分層精練（三十五）驗(yàn)證動量守恒定律1．解析：（1）根據(jù)圖像得，A球落點(diǎn)應(yīng)取所有點(diǎn)跡組成小圓的圓心，A球的水平射程為14.45～14.50cm.（2）改變小球的質(zhì)量比，小球仍做平拋運(yùn)動，豎直方向高度不變，飛行時(shí)間不變，水平距離與水平速度成正比，A錯(cuò)誤．升高小球的初始釋放點(diǎn)，小球仍做平拋運(yùn)動，豎直方向高度不變，飛行時(shí)間不變，水平距離與水平速度成正比，B錯(cuò)誤．改變小球直徑，兩球重心不在同一高度，飛行豎直高度不同，時(shí)間不同，水平距離與水平速度不再成正比，C正確．升高桌面高度，小球仍做平拋運(yùn)動，豎直方向高度不變，飛行時(shí)間不變，水平距離與水平速度成正比，D錯(cuò)誤．（3）根據(jù)平拋運(yùn)動，豎直方向h＝eq\f(1,2)gt2，水平x＝vt，根據(jù)題意得p＝mAvA，p′＝mAvA′＋mBvB′聯(lián)立解得eq\f(p,p')＝eq\f(3OP,3OM＋ON)＝1.01（1.01～1.02）.答案：（1）14.45～14.50（2）C（3）1.01～1.022．解析：（3）小球在空中做平拋運(yùn)動，豎直方向上做自由落體運(yùn)動，豎直方向上有Δy＝y(tǒng)2－y1＝2a＝gT2解得頻閃相機(jī)閃光的周期為T＝eq\r(\f(2a,g))＝eq\r(\f(2×5×10－2,10))s＝0.10s（4）小球在水平方向上勻速直線運(yùn)動，由圖可知碰撞前小球m1的水平速度為v1＝eq\f(4a,T)＝eq\f(4×5×10－2,0.10)m/s＝2.0m/s碰撞后小球m2的水平速度為v2＝eq\f(6a,T)＝eq\f(6×5×10－2,0.10)m/s＝3.0m/s（5）碰撞后小球m1的水平速度為v′1＝eq\f(2a,T)＝eq\f(2×5×10－2,0.10)m/s＝1.0m/s取水平向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律可得m1v1＝m1v′1＋m2v2帶入數(shù)據(jù)解得eq\f(m1,m2)＝eq\f(v2,v1－v′1)＝eq\f(3.0,2.0－1.0)＝eq\f(3,1)答案：（3）0.10（4）3.0（5）3∶13．解析：（1）根據(jù)題意可知，甲與乙碰撞后沒有反彈，可知甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量，甲選用的是一元硬幣；（2）甲從O點(diǎn)到P點(diǎn)，根據(jù)動能定理－μm1gs0＝0－eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,0)解得碰撞前，甲到O點(diǎn)時(shí)速度的大小v0＝eq\r(2μgs0)（3）同理可得，碰撞后甲的速度和乙的速度分別為v1＝eq\r(2μgs1)v2＝eq\r(2μgs2)若動量守恒，則滿足m1v0＝m1v1＋m2v2整理可得eq\f(\r(s0)－\r(s1),\r(s2))＝eq\f(m2,m1)（4）誤差可能的原因有：①測量誤差，因?yàn)闊o論是再精良的儀器總是會有誤差的，不可能做到絕對準(zhǔn)確；②碰撞過程中，我們認(rèn)為內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，動量守恒，實(shí)際上碰撞過程中，兩個(gè)硬幣組成的系統(tǒng)合外力不為零．答案：（1）一元（2）eq\r(2μgs0)（3）eq\f(m2,m1)（4）見解析4．解析：（1）驗(yàn)證碰撞中的動量守恒實(shí)驗(yàn)，為防止入射壺反彈，入射壺的質(zhì)量應(yīng)大于被碰壺的質(zhì)量，所以黃壺的質(zhì)量要大于紅壺的質(zhì)量．（2）設(shè)每格耐力板的長度均為L，先在a點(diǎn)放黃壺，設(shè)黃壺經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)的速度為v1，根據(jù)動能定理有－μ1m1gn1L＝0－eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)解得v1＝eq\r(2μ1gn1L)接著在a點(diǎn)放黃壺，在b點(diǎn)放紅壺，用同樣力度輕推黃壺，設(shè)黃壺碰撞后的速度為veq\o\al(′,1)，紅壺的速度為v2，根據(jù)動能定理，對黃壺有－μ1m1gn3L＝0－eq\f(1,2)m1v′eq\o\al(2,1)解得v′1＝eq\r(2μ1gn3L)對紅壺有－μ2m2gn2L＝0－eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)解得v2＝eq\r(2μ2gn2L)根據(jù)動量守恒定律有m1v1＝m1v′1＋m2v2將各速度代入可得m1eq\r(μ1n1)＝m1eq\r(μ1n3)＋m2eq\r(μ2n2)即為驗(yàn)證動量守恒定律的表達(dá)式．（3）若碰撞是彈性的，根據(jù)能量守恒定律有eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1