2024高考物理一輪復(fù)習(xí)專題51實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動量守恒定律練習(xí)含解析新人教版

PAGE5-專題51試驗(yàn)：驗(yàn)證動量守恒定律1．[2024·全國卷Ⅰ]某同學(xué)用如圖所示的試驗(yàn)裝置驗(yàn)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．試驗(yàn)步驟如下：(1)開動氣泵，調(diào)整氣墊導(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m1、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起先運(yùn)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Δt1、Δt2及遮光片從A運(yùn)動到B所用的時間t12；(5)在遮光片隨滑塊從A運(yùn)動到B的過程中，假如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I＝______，滑塊動量變更量的大小Δp＝______；(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，m1＝1.50×10－2kg，m2＝0.400kg，Δt1＝3.900×10－2s，Δt2＝1.270×10－2s，t12＝1.50s，取g＝9.80m/s2.計算可得I＝________N·s，Δp＝________kg·m·s－1；(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)(7)定義δ＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(I－Δp,I)))×100%，本次試驗(yàn)δ＝________%(保留1位有效數(shù)字)．2．在“探究碰撞中的不變量”試驗(yàn)中，裝置如圖所示，兩個小球的質(zhì)量分別為mA和mB.(1)現(xiàn)有下列器材，為完成本試驗(yàn)，哪些是必需的？請將這些器材前面的字母填在橫線上________．A．秒表B．刻度尺C．天平D．圓規(guī)(2)假如碰撞中動量守恒，依據(jù)圖中各點(diǎn)間的距離，則下列式子可能成立的是________．A.eq\f(mA,mB)＝eq\f(ON,MP)B.eq\f(mA,mB)＝eq\f(OM,MP)C.eq\f(mA,mB)＝eq\f(OP,MN)D.eq\f(mA,mB)＝eq\f(OM,MN)3．如圖為試驗(yàn)室常用的氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動量守恒試驗(yàn)的裝置．兩個帶有等寬遮光條的滑塊A和B，質(zhì)量分別為mA、mB，在A、B間用細(xì)線水平壓住一輕彈簧，將其置于氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)整導(dǎo)軌使其能實(shí)現(xiàn)自由靜止，這是表明______________________，燒斷細(xì)線，滑塊A、B被彈簧彈開，光電門C、D記錄下兩遮光條通過的時間分別為tA和tB，若有關(guān)系式________成立，則說明該試驗(yàn)中動量守恒．4.用如圖所示裝置探究碰撞中的不變量，質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上，O點(diǎn)到A球球心距離為L，使懸線在A球釋放前伸直，且線與豎直方向的夾角為α，A球釋放后擺到最低點(diǎn)時恰好與B球正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針OC推移到與豎直方向夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復(fù)寫紙的白紙D，保持α角度不變，多次重復(fù)上述試驗(yàn)，白紙上記錄到多個B球的落點(diǎn)．(1)圖中s應(yīng)是B球初始位置到________的水平距離．(2)試驗(yàn)中須要測量的物理量有__________________．(3)試驗(yàn)中須要驗(yàn)證的關(guān)系式__________________．5．[2024·保定摸底]某同學(xué)用如圖所示裝置驗(yàn)證動量守恒定律．在上方沿斜面對下推一下滑塊A，滑塊A勻速通過光電門甲，與靜止在兩光電門間的滑塊B相碰，碰后滑塊AB先后通過光電門乙，采集相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證．(最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力)(1)(多選)下列所列物理量哪些是必需測量的________A．滑塊A的質(zhì)量mA，滑塊B的質(zhì)量mBB．遮光片的寬度d(滑塊A與滑塊B上的遮光片寬度相等)C．本地的重力加速度gD．滑塊AB與長木板間的摩擦因數(shù)μE．滑塊A、B上遮光片通過光電門的時間(2)滑塊A、B與斜面間的摩擦因數(shù)μA、μB，質(zhì)量mA、mB，要完成本試驗(yàn)，它們須要滿意的條件是________A．μA>μBmA>mBB．μA>μBmA<mBC．μA＝μBmA>mBD．μA<μBmA<mB(3)試驗(yàn)時，要先調(diào)整斜面的傾角，應(yīng)當(dāng)如何調(diào)整？________________________________________________________________________.(4)若光電門甲的讀數(shù)為t1，光電門乙先后的讀數(shù)為t2、t3，用題目中給定的物理量符號寫出動量守恒的表達(dá)式________________．6．[2024·山西五地聯(lián)考]現(xiàn)利用如圖所示裝置驗(yàn)證動量守恒定律．在圖中，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一撞針，滑塊B左側(cè)有橡皮泥，上面均固定有遮光片，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．試驗(yàn)測得滑塊A的質(zhì)量m1＝300.0g，滑塊B的質(zhì)量m2＝100.0g，兩滑塊的遮光片寬度均為d＝1.00cm.將兩個光電門固定在合適位置，滑塊A置于光電門1左側(cè)某一合適位置，滑塊B置于兩光電門之間某一合適位置，給滑塊A向右的初速度，通過光電門1后使它與B相碰并粘在一起通過光電門2.計時器顯示滑塊A、B的遮光片通過光電門1和2的時間分別為Δt1＝30ms和Δt2＝41ms.請完成下面的問題：(1)碰撞前，滑塊A的動量為p1＝________kg·m/s.(2)碰撞后，滑塊A、B的動量為p2＝________kg·m/s.(3)碰撞前后總動量之差為|Δp|＝________kg·m/s.(以上均保留三位小數(shù))(4)若η＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(Δp,p1)))是本試驗(yàn)的誤差指標(biāo)，則η＝________.(保留兩位小數(shù))(5)η≤0.05是本試驗(yàn)誤差允許的范圍，則本試驗(yàn)是否驗(yàn)證了動量守恒？回答________(填“是”或“否”)．專題51試驗(yàn)：驗(yàn)證動量守恒定律1．(1)大約相等(5)m1gt12m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)－\f(d,Δt1)))(6)0.2210.212(7)4解析：(1)滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動時可認(rèn)為阻力為零，當(dāng)導(dǎo)軌水平放置時滑塊勻速運(yùn)動，遮光片通過兩光電門的遮光時間大約相等．(5)將砝碼和砝碼盤所受重力作為滑塊所受拉力時，由沖量定義可知I＝m1gt12.滑塊通過兩光電門時的速度大小分別為vA＝eq\f(d,Δt1)、vB＝eq\f(d,Δt2)，故此過程中滑塊動量變更量的大小為Δp＝m2vB－m2vA＝m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)－\f(d,Δt1))).(6)將數(shù)據(jù)代入上述表達(dá)式可得I≈0.221N·s、Δp≈0.212kg·m/s.(7)由定義得δ＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(I－Δp,I)))×100%＝4%.2．(1)BCD(2)A解析：(1)該試驗(yàn)中須要測量小球的質(zhì)量以及小球的水平位移，須要的測量儀器是天平、刻度尺，找出小球平均落點(diǎn)須要用到圓規(guī)；測速度時由v＝eq\f(x,t)可知時間均相等不需用到秒表，BCD正確．(2)兩球碰撞后，均做平拋運(yùn)動，由于小球拋出的高度相等，它們在空中的時間t相等，做平拋運(yùn)動的初速度vA＝eq\f(OP,t)，v′A＝eq\f(OM,t)，v′B＝eq\f(ON,t)，由動量守恒定律知：mAvA＝mAv′A＋mBv′B，得mAeq\f(OP,t)＝mAeq\f(OM,t)＋mBeq\f(ON,t)，eq\f(mA,mB)＝eq\f(ON,OP－OM)＝eq\f(ON,MP)，A正確．3．氣墊導(dǎo)軌水平eq\f(mA,tA)－eq\f(mB,tB)＝0解析：兩滑塊自由靜止，滑塊靜止，處于平衡狀態(tài)，所受合力為零，此時氣墊導(dǎo)軌是水平的；設(shè)遮光條的寬度為d；兩滑塊的速度為：vA＝eq\f(d,tA)，vB＝eq\f(d,tB)，假如動量守恒，滿意：mAvA－mBvB＝0，解得：eq\f(mA,tA)－eq\f(mB,tB)＝0.4．(1)落地點(diǎn)(2)L、α、β、H、s、mA、mB(3)mAeq\r(2gL1－cosα)＝mAeq\r(2gL1－cosβ)＋mBseq\r(\f(g,2H))5．(1)AE(2)C(3)滑塊下滑通過兩光電門所用時間相等(意思相近也給分)(4)eq\f(mA,t1)＝eq\f(mA,t3)＋eq\f(mB,t2)6．(1)0.100(2)0.098(3)0.002(4)0.02(5)是解析：(1)依據(jù)v1＝eq\f(d,Δt1)＝eq\f(1.00×10－2,30×10－3)m/s＝eq\f(1,3)m/s，故碰撞前的動量p1＝m1v1＝0.100kg·m/s；(2)碰撞后的速度v2＝eq\f(d,Δt2)＝eq\f(1.00×10－2,41×10－3)＝eq\f(10,41)m/s，碰撞后的動量p2＝(m1＋m2)v2≈0.098kg·m/s；(3)