北京专用2019版高考物理一轮复习第七章动量第讲实验验证动量守恒定律检测.doc

第4讲实验：验证动量守恒定律基础巩固1.(2017北京丰台二模,19)如图所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即验证两个小球在水平轨道末端碰撞前后的动量守恒。入射小球质量为m1,被碰小球质量为m2。O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球m1多次从倾斜轨道上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置,并记下此位置距O点的距离。然后把被碰小球m2静止于水平轨道末端,再将入射小球m1从倾斜轨道上S位置静止释放,与小球m2相撞,多次重复此过程,并分别找到它们平均落点的位置距O点的距离。则下列说法正确的是()A.实验中要求两小球半径相等,且满足m1mB,B、B两点在同一水平线上),下列说法正确的是()A.采用图甲所示的装置,必需测量OB、OM、OP和ON的长度B.采用图乙所示的装置,必需测量OB、BN、BP和BM的长度C.采用图甲所示的装置,若mAON=mAOP+ mBOM,则表明此碰撞动量守恒D.采用图乙所示的装置,若1BN=1BM+1BP,则表明此碰撞机械能也守恒3.A、B两物体在一水平长直气垫导轨上相碰,碰撞前物体A做匀速直线运动,B静止不动,频闪照相机每隔0.1 s闪光一次,连续拍照5次,拍得如图所示的照片,不计两物体的大小及两物体碰撞过程所用的时间,则由此照片可判断()A.第四次拍照时物体A在100 cm处B.第四次拍照时物体A在80 cm处C.mAmB=31D.mAmB=214.某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验。先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止放置,让a球仍从原固定点由静止开始滚下,和b球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次。(1)(多选)本实验必须测量的物理量是。(填序号字母)A.斜槽轨道末端到水平地面的高度HB.小球a、b的质量ma、mbC.小球a、b的半径rD.小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tE.记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OCF.a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h(2)根据实验要求,mamb(填“大于”、“小于”或“等于”)。(3)放上被碰小球后,两小球碰后是否同时落地?如果不是同时落地,对实验结果有没有影响?(不必做分析)(4)为测定未放小球b时,小球a落点的平均位置,把刻度尺的零刻线跟记录纸上的O点对齐,如图给出了小球a落点附近的情况,由图可得O、B间的距离应为cm。(5)按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是。答案精解精析基础巩固1.D实验中,小球要对心碰撞,小球m1撞过小球m2后一起向前运动,所以m1m2,A错。实验中对倾斜轨道是否光滑无要求,B错。若m1x2=m1x1+m2x3成立,可验证动量守恒,C错。2.D两小球碰后均做平抛运动,下落高度h相同,因为gt22=h,所以t相同,A项错误;落地时重力的功率PG=mgvy,vy相同,所以PG相同,所以B项错误;由动量守恒有maOP=mbON+maOM,6OP=6OM+ON,所以C项错误;两小球发生弹性碰撞,动能守恒12maOP2=12mbON2+12maOM2,6OP2=ON2+6OM2,联立式可得OP+OM=ON,D项正确。3.答案2.1412解析游标卡尺的读数为:21 mm+40.1 mm=21.4 mm=2.14 cm;根据图中数据,可知碰撞结束时刻两球的动量之比为:pApB=mAOMmBON=3213.5042.64-2r=3213.5042.64-2.14=12。4.答案(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200.618(3)纸带与打点计时器限位孔间有摩擦解析(1)实验时应先接通打点计时器的电源,再放开滑块1。(2)作用前系统的总动量为滑块1的动量p0=m1v0v0=0.200.1 m/s=2 m/s,p0=0.3102 kgm/s=0.620 kgm/s作用后系统的总动量为滑块1和滑块2的动量和,且此时两滑块具有相同的速度v,v=0.1680.14 m/s=1.2 m/s,p=(m1+m2)v=(0.310+0.205)1.2 kgm/s=0.618 kgm/s(3)存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔间有摩擦。综合提能1.B两小钢球弹性碰撞,动量守恒,能量无损失。两球发生非对心弹性碰撞,12mvA2=12mvA2+12mvB2,二者均从同一高度做平抛运动,飞行时间相等,可以在方程两边同乘以t2,可得LOP2=LOM2+LON2。因为vA、vA、vB不共线,因此A项中方程不成立。A球碰与之质量相等的B球,两小球在球心连线方向交换速度,于是B球沿碰撞时两小球球心连线方向运动;A在球心连线方向获得B原来的速度(为零),所以沿两小球碰撞时公切线方向运动,所以两小球碰后速度方向垂直,OM与ON间夹角为90,OM、ON与OP间的夹角大小不一定相等。2.D甲图中,球在空中做平抛运动的水平速度可分别表示为OMt、OPt和ONt,因在空中飞行时间相等,故可用OM、OP和ON的长度代表水平速度,而不需测量时间,所以A项错误;甲图中,单独释放A球时落点为P,A与B碰后A的落点为M,而B的落点为N,故验证动量守恒的方程为mAOP=mAOM+mBON,故C项错误;图乙中由H=12gt2可得A单独飞行时的水平速度大小vA=x2BPg,A与B碰后A的水平速度大小vA=x2BMg,而B的水平速度大小vB=x2BNg,验证动量守恒的方程可简化为mA1BP=mA1BM+mB1BN,故B项错误;图乙中,若碰撞过程的机械能守恒,则有12mA1BP=12mA1BM+12mB1BN,联立和可得1BN=1BM+1BP,故D项正确。3.A碰撞前,物体A做匀速直线运动,可以知道,物体A在第三次拍照时在90 cm处,第四次拍照时在100 cm处,第五次拍照时在80 cm处。碰撞前,A的速度大小为v0=xAt=0.400.1 m/s=4 m/s,方向向右。碰撞后,A的速度大小为vA=xAt=0.200.1 m/s=2 m/s,方向向左,B的速度大小为vB=xBt=0.200.1 m/s=2 m/s,方向向右。取向右为正方向,根据动量守恒定律得:mAv0=-mAvA+mBvB,代入数据得:mA4 m/s=-mA2 m/s+mB2 m/s,得:mAmB=13。4.答案(1)BE(2)大于(3)b球先落地,对实验结果无影响(4)45.95(45.9345.98之间均正确)(5)maOB=maOA+mbOC解析(1)必须测量的物理量有两小球的质量ma、mb,各落地点A、B、C到O点的距离OA、OB、OC,故B、E正确。(2)为使a球碰b球后不反弹,且两球均能飞出,必须有mamb。(3)b球被碰飞出后,a球还要在水平段运动一小段距离,因此,b球先落地,但不影响实验结果。(4