（天津专用）2020届高考物理一轮复习考点规范练30验证动量守恒定律（含解析）新人教版.docx

考点规范练30验证动量守恒定律1.(多选)如图在利用悬线悬挂等大小球进行验证动量守恒定律的实验中,下列说法正确的是()A.悬挂两球的线长度要适当,且等长B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C.两小球必须都是刚性球,且质量相同D.两小球碰后可以粘合在一起共同运动2.(2018湖南三湘大联考)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,使滑块悬浮在水平导轨上,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),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,使导轨处于水平状态。c.在A和B之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的左端到C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。当滑块A、B分别碰撞挡板C、D时停止计时,记下滑块A到达挡板C和滑块B到达挡板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,可得出验证动量守恒定律的表达式是。(3)上式中算得的滑块A、B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.某同学用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量,图中PQ是斜槽,QR为水平槽,实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹。重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。甲(1)安装器材时要注意:固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿方向。乙(2)某次实验中,得出小球落点情况如图乙所示(单位是cm),P、M、N分别是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落点的平均位置(把落点圈在内的最小圆的圆心),则入射小球和被碰小球质量之比为m1m2=。4.某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验:在小车甲的前端粘有橡皮泥,推动小车甲使之做匀速直线运动。然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体,而后两车继续做匀速直线运动,他设计的具体装置如图1所示。在小车甲后连着纸带,打点计时器的打点频率为50 Hz,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。图1(1)若已得到打点纸带如图2所示,并测得各计数点间距并标在图上,A为运动起始的第一点,则应选段计算小车甲的碰前速度,应选段来计算小车甲和乙碰后的共同速度。(均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)图2(2)已测得小车甲的质量m甲=0.40 kg,小车乙的质量m乙=0.20 kg,由以上测量结果,可得碰前m甲v甲+m乙v乙= kgm/s;碰后m甲v甲+m乙v乙=kgm/s。(3)通过计算得出的结论是什么?5.现利用图甲所示的装置验证动量守恒定律。气垫导轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块B左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。甲乙实验测得滑块A的质量m1=0.310 kg,滑块B的质量m2=0.108 kg,遮光片的宽度d=1.00 cm;打点计时器所用交变电流的频率f=50.0 Hz。将光电门固定在滑块B的右侧,启动打点计时器,给滑块A一向右的初速度,使它与B相碰。碰后光电计时器显示的时间为tB=3.500 ms,碰撞前后打出的纸带如图乙所示。若实验允许的相对误差绝对值(碰撞前后总动量之差碰前总动量100%)最大为5%,本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律?写出运算过程。考点规范练30验证动量守恒定律1.ABD解析两线等长能保证两球正碰,以减小实验误差,所以A正确;由于计算碰撞前速度时用到了mgh=12mv2-0,即初速度为0,B正确;本实验中对小球的弹性性能无要求,C错误;两球正碰后,有各种运动情况,所以D正确。2.解析(1)设B的右端至D的距离为l2,弹簧的长度忽略不计,放开卡销后滑块A、B的速度大小分别为vA=l1t1,vB=l2t2。若要验证滑块A、B与轻弹簧组成的系统在水平方向上动量守恒,有0=mAvA-mBvB,联立以上两式解得0=mAl1t1-mBl2t2,所以还应测量的物理量是B的右端到D的距离l2。(2)由(1)分析可知验证动量守恒定律的表达式是mAl1t1-mBl2t2=0。(3)产生误差的原因可能是测量mA、mB、l1、l2、t1、t2时带来的误差;气垫导轨不水平;滑块与气垫导轨间有摩擦。答案(1)B的右端至D的距离l2(2)mAl1t1-mBl2t2=0(3)见解析3.解析(1)为保证小球滚落后做平抛运动,斜槽末端的切线要沿水平方向。(2)由碰撞过程中mv的乘积总量守恒可知m1OPt=m1OMt+m2ONt(t为运动时间)代入数据可解得m1m2=41。答案(1)水平(2)414.解析(1)观察打点计时器打出的纸带,点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段,CD段点迹不均匀,故CD应为碰撞阶段,甲、乙碰撞后一起匀速直线运动,打出间距均匀的点,故应选DE段计算碰后共同的速度。(2)v甲=xBCt=1.05m/s,v=xDEt=0.695m/sm甲v甲+m乙v乙=0.420kgm/s碰后m甲v甲+m乙v乙=(m甲+m乙)v=0.600.695kgm/s=0.417kgm/s。(3)在误差允许范围内,碰撞前后两个小车的mv之和是相等的。答案(1)BCDE(2)0.4200.417(3)在误差允许范围内,碰撞前后两个小车的mv之和是相等的。5.解析按定义,物体运动的瞬时速度大小为v=st式中s为物块在很短时间t内走过的路程,设纸带上打出相邻两点的时间间隔为tA,则tA=1f=0.02stA可视为很短,设在A碰撞前后瞬时速度大小分别为v0、v1,将式和图给实验数据代入式可得v0=4.0010-20.02m/s=2.00m/sv1=1.9410-20.02m/s=0.970m/s设B在碰撞后的速度大小为v2,由式有v2=dtB