2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第六章微專題49實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)動(dòng)能守恒定律練習(xí)含解析教科版

PAGEPAGE1微專題49試驗(yàn)：試驗(yàn)動(dòng)能守恒定律1．(2024·吉林省“五地六?！焙献黧w聯(lián)考)如圖1所示試驗(yàn)裝置，某同學(xué)用a、b兩個(gè)半徑相等的小球．根據(jù)以下步驟探討彈性正碰試驗(yàn)操作．圖1①在水平木板表面釘上白紙和復(fù)寫紙，并將該木板豎直立于緊靠槽口處，使小球a從斜槽軌道上固定點(diǎn)處由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；②將木板水平向右移動(dòng)肯定距離并固定，再使小球a從固定點(diǎn)處由靜止釋放，撞到木板上．重復(fù)多次，用完可能小的圓把小球的落點(diǎn)圈在里面，其圓心就處與小球落點(diǎn)的平均位置，得到痕跡B；③把小球b靜止放在斜槽軌道水平段的最右端，讓小球a仍從固定點(diǎn)處由靜止釋放，和小球b相碰后，重復(fù)多次，并運(yùn)用與其次步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩個(gè)小球落點(diǎn)的平均位置，得到兩球撞在木板上痕跡A和C.(1)為了保證在碰撞過(guò)程中a球不反彈，a、b兩球的質(zhì)量m1、m2間的關(guān)系是m1________m2(選填“大于”“小于”“等于”)；(2)完成本試驗(yàn)，必需測(cè)量的物理量有________．A．小球a起先釋放的高度hB．木板水平向右移動(dòng)的距離lC．a(chǎn)球和b球的質(zhì)量分別為m1、m2D．O點(diǎn)到A、B、C三點(diǎn)的距離分別為y1、y2、y3(3)若(2)所給選項(xiàng)的物理量均已知，若滿意條件________(用測(cè)量量表示)，則表示兩小球發(fā)生的是彈性碰撞．2．(2024·安徽省皖江名校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖2甲所示為曉宇同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的試驗(yàn)裝置，利用彈射裝置給滑塊a一水平向右的速度，使其拖動(dòng)紙帶在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間滑塊a與靜止的滑塊b發(fā)生相互作用，兩滑塊碰后粘合在一起共同在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，在整個(gè)過(guò)程中打出的紙帶如圖乙所示．已知兩滑塊的質(zhì)量分別用ma、mb表示，紙帶上打出相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T.圖2(1)若碰撞過(guò)程系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，則需驗(yàn)證的關(guān)系式為________________________________________________________________________；(2)假如將上述物理量均測(cè)量出，代入數(shù)據(jù)后發(fā)覺碰前的動(dòng)量略大于碰后的動(dòng)量，請(qǐng)分析引起試驗(yàn)誤差的緣由：________________________________________________________________________.3．(2024·北京市豐臺(tái)區(qū)其次次模擬)在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的試驗(yàn)中，甲、乙兩位同學(xué)采納了不同的試驗(yàn)方案．(1)如圖3所示，甲同學(xué)利用“碰撞試驗(yàn)器”驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．圖3①試驗(yàn)中，斜槽軌道末端________(選填選項(xiàng)前字母)．A．必需水平B．要向上傾斜C．要向下傾斜②若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2.試驗(yàn)要求m1________m2，r1________r2(選填“＞”“＜”或“＝”)．③圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影．試驗(yàn)時(shí)，先讓入射小球m1多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其平均落點(diǎn)位置P，測(cè)量平拋射程OP；然后把被碰小球m2靜置于軌道水平部分末端，再將入射小球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)．空氣阻力忽視不計(jì)，接下來(lái)要完成的必要步驟是________(填選項(xiàng)前的字母)．A．測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2B．測(cè)量小球m1起先釋放時(shí)的高度hC．測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD．分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、NE．測(cè)量平拋射程OM、ONF．測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的半徑r1、r2④若兩小球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為________________；若碰撞是彈性碰撞，則還可以寫出表達(dá)式為____________________(用③中測(cè)量的量表示)．(2)如圖4所示，乙同學(xué)利用此裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．水平氣墊導(dǎo)軌(軌道與滑塊間摩擦力忽視不計(jì))上裝有兩個(gè)光電計(jì)時(shí)裝置C和D，可記錄遮光片的遮光時(shí)間．將滑塊A、B靜止放在導(dǎo)軌上，乙同學(xué)根據(jù)如下步驟進(jìn)行試驗(yàn)：圖4a．測(cè)量滑塊A的質(zhì)量mA，測(cè)量滑塊B的質(zhì)量mBb．測(cè)量滑塊A的遮光片的寬度d1，滑塊B的遮光片的寬度d2c．給滑塊A一個(gè)向右的瞬時(shí)沖量，讓滑塊A與靜止的滑塊B發(fā)生碰撞后，B、A依次通過(guò)光電計(jì)時(shí)裝置Dd．待B、A完全通過(guò)光電計(jì)時(shí)裝置D后用手分別按住e．記錄光電計(jì)時(shí)電裝置C顯示的時(shí)間t1和裝置D顯示的時(shí)間t2、t3①完成上述試驗(yàn)步驟須要的試驗(yàn)器材有____________．②根據(jù)乙同學(xué)的操作，若兩滑塊碰撞前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為_________________；兩滑塊碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能為______________________________．

答案精析1．(1)大于(2)CD(3)eq\f(1,\r(y2))＋eq\f(1,\r(y3))＝eq\f(1,\r(y1))解析(3)碰撞后水平位移相等，那么用豎直位移表示初速度．v＝eq\f(x,t)＝eq\f(x,\r(\f(2y,g)))，由動(dòng)量守恒與能量守恒得：m1v0＝m1v1＋m2v2，eq\f(1,2)m1v02＝eq\f(1,2)m1v12＋eq\f(1,2)m2v22，聯(lián)立可得：v0＋v1＝v2，即：eq\f(1,\r(y2))＋eq\f(1,\r(y3))＝eq\f(1,\r(y1))，所以上式是彈性碰撞的條件．2．(1)7max2＝5(ma＋mb)x1(2)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔有摩擦或空氣阻力等解析(1)彈射出滑塊a后，滑塊a做勻速運(yùn)動(dòng)，滑塊a與滑塊b發(fā)生碰撞后一起做勻速運(yùn)動(dòng)，由題中的條件可知，碰撞前滑塊a的動(dòng)量為：p1＝mava＝ma·eq\f(x2,5T)，滑塊b的動(dòng)量為零，則碰撞前兩滑塊的總動(dòng)量為ma·eq\f(x2,5T)；碰撞后兩滑塊的速度相等，所以碰撞后總動(dòng)量為：p2＝(ma＋mb)vb＝(ma＋mb)·eq\f(x1,7T)；若系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，則應(yīng)有p1＝p2，整理得7max2＝5(ma＋mb)x1；(2)因?yàn)榧垘c打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔有摩擦力的作用，同時(shí)還有空氣阻力等因素存在，從而使兩結(jié)果并不完全相同，但在誤差允許的范圍內(nèi)，可以認(rèn)為動(dòng)量守恒．3．(1)①A②>＝③ADE④m1·OP＝m1·OM＋m2·ONm1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2(2)①天平、刻度尺②eq\f(mAd1,t1)＝eq\f(mAd1,t3)＋eq\f(mBd2,t2)eq\f(1,2)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(mAd12\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t12)－\f(1,t32)))－mBd22\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t22)))))解析(1)①試驗(yàn)中，斜槽軌道末端必須要水平，以保證小球能做平拋運(yùn)動(dòng)，故選A；②為保證兩球發(fā)生正碰，要求兩球必須要等大，即r1＝r2；為防止入射球反彈，則入射球的質(zhì)量要大于被碰球的質(zhì)量，即m1>m2；③要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即驗(yàn)證：m1v1＝m1v2＋m2v3，小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們拋出點(diǎn)的高度相等，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，上式兩邊同時(shí)乘以t得：m1v1t＝m1v2t＋m2v3t，得：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，因此須要完成的必要的操作步驟是ADE.④試驗(yàn)須要驗(yàn)證：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON；若碰撞時(shí)為彈性碰撞，則有：eq\f(1,2)m1v12＝eq\f(1,2)m1v22＋eq\f(1,2)m2v32，即eq\f(1,2)m1·OP2＝eq\f(1,2)m1·OM2＋eq\f(1,2)m2·ON2故m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2；(2)①完成上述試驗(yàn)步驟須要的試驗(yàn)器材有天平和刻度尺；②碰撞前后滑塊A的速度分別為：vA0＝eq\f(d1,t1)，vA1＝eq\f(d1,t3)碰撞后滑塊B的速度為：vB＝eq\f(d2,t2)則要驗(yàn)證的關(guān)系是：mAvA0＝mAvA1＋mBvB，即eq\f(mAd1,t1)＝eq\f(mAd1,t3)＋eq\f(mBd2,t2)；兩滑塊碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能為：ΔE＝eq\f(1,2)mAvA02－eq\b\lc\(\rc\)(\a