（全国通用版）2019版高考物理一轮复习高效演练(4).docx

实验七 验证动量守恒定律高效演练强化提升1.如图为验证动量守恒定律的实验装置,两个带有等宽遮光条的滑块A、B的质量分别为mA、mB,在A、B间锁定一压缩的轻弹簧,将其置于气垫导轨上。已知遮光条的宽度为d。接通充气开关,解除弹簧的锁定,弹簧将两滑块沿相反方向弹开,光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为t1和t2。(1)本实验需要调节气垫导轨水平,调节方案是_。(2)调节导轨水平后进行实验,若有关系式_,则说明该实验动量守恒。(3)某次实验未接通充气开关,锁定时弹簧压缩的长度不变,光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为t3和t4,两滑块与导轨间的动摩擦因数相同,若要测出该动摩擦因数,还需要测量的量是_。【解析】(1)实验时要调整气垫导轨水平,具体措施为:接通气源,如果滑块能在气垫上静止,则表示气垫导轨调整至水平状态。(2)两滑块组成的系统动量守恒,弹开前动量为零,故弹开后满足mAvA=mBvB,即mA=mB,所以=,只要该式成立,则验证实验成功。(3)弹簧的势能Ep=mA+mB,Ep=mA+mB+mAgx1+mBgx2,故还需测量两滑块到光电门的距离。答案:(1)接通充气开关,调节导轨使滑块能在气垫上静止或滑块经两个光电门的时间相等(2)=(3)两滑块到光电门的距离x1、x2或AC、BD之间的距离2.在“验证动量守恒定律”的实验中,气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A、B,遮光板的宽度相同,测得的质量分别为m1和m2。实验中,用细线将两个滑块拉近使轻弹簧压缩,然后烧断细线,轻弹簧将两个滑块弹开,测得它们通过光电门的时间分别为t1、t2。(1)图2为甲、乙两同学用螺旋测微器测遮光板宽度d时所得的不同情景。由该图可知甲同学测得的示数为mm,乙同学测得的示数为mm。(2)用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式,被压缩弹簧开始储存的弹性势能Ep=。【解析】(1)甲图,螺旋测微器的固定刻度读数为3.5 mm,可动刻度读数为0.010.5 mm=0.005 mm,所以最终读数为3.5 mm+0.005 mm=3.505 mm;乙图,螺旋测微器的固定刻度读数为3 mm,可动刻度读数为0.0148.5 mm=0.485 mm,所以最终读数为3 mm+0.485 mm=3.485 mm。(2)根据动量守恒定律可知,设向右为正方向,则应满足的表达式为0=-m1v1+m2v2,即m1v1=m2v2, v1=,v2=,故有m1=m2;根据功能关系可知,储存的弹性势能Ep=m1+m2=+。答案:(1)3.5053.485(2)m1=m2+3.(2018衡阳模拟)某同学用图示装置研究碰撞中的动量守恒,实验中使用半径相等的两小球A和B,实验的主要步骤如下:A.用天平测得A、B两球的质量分别为m1、m2,且m1m2B.如图所示安装器材,在竖直木板上记下O点(与置于C点的小球球心等高),调节斜槽使其末端C切线水平C.先C处不放球B,将球A从斜槽上的适当高度由静止释放,球A抛出后撞在木板上的平均落点为PD.再将球B置于C点,让球A从斜槽上同一位置静止释放,两球碰后落在木板上的平均落点为M、NE.用刻度尺测出三个平均落点到O点的距离分别为hM、hP、hN回答下列问题:(1)若C点到木板的水平距离为x,小球平均落点到O点的距离为h,重力加速度为g,则小球做平抛运动的初速度v0=。(2)上述实验中,碰后B球的平均落点位置应是(选填“M”或“N”)。(3)若关系式(用题中所测量的物理量的符号表示)成立,则说明了两小球碰撞中动量守恒。【解析】(1)由平抛运动规律得,竖直方向h=gt2,水平方向x=v0t,解得水平速度v0=x。(2)由于水平位移相同,碰后速度越大,则飞行时间越短,竖直方向下落高度越小,故碰后B球的平均落点应在M处。(3)根据(1)中所求可得,碰前A球的速度vA=x;碰后A、B两球的速度分别为vA=x,vB=x,根据动量守恒定律得m1vA=m1vA+m2vB,代入速度表达式,化简可得m1=m1+m2,即只要上式成立,则可以验证动量守恒。答案:(1)x(2)M(3)m1=m1+m24.(2018长沙模拟)气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计),采用的实验步骤如下:a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB;b.调整气垫导轨,使导轨处于水平;c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上;d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1;e.按下电钮放开卡销,同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作。当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时,记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2。(1)实验中还应测量的物理量是。(2)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是,上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因可能是。(至少写出两点)(3)利用上述实验数据是否可以测出被压缩弹簧的弹性势能的大小?(选填“可以”或“不可以”)。【解析】(1)因系统动量守恒,则mAvA-mBvB=0,由于系统不受摩擦,故滑块在水平方向做匀速直线运动,则有vA=,vB=,所以还要测量的物理量是B的右端至D板的距离L2。(2)若要验证动量守恒定律,则mAvA-mBvB=0,即mA-mB=0,由实验原理与实验步骤可知,产生误差的原因有:L1、L2、t1、t2、mA、mB的数据测量误差;没有考虑弹簧推动滑块的加速过程;滑块并不是做匀速直线运动,滑块与导轨间有少许摩擦力;气垫导轨不完全水平。(3)根据