高考物理一轮复习 专题28 验证动量守恒定律（练）（含解析）.doc

专题28 验证动量守恒定律1如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，随即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图乙所示，电源频率为50hz，则碰撞前甲车速度大小为_m/s，碰撞后的共同速度大小为_m/s。已测得甲小车的质量m1=020kg，乙小车的质量m2=010kg，由以上测量结果可得：碰前总动量为_kgm/s；碰后总动量为_kgm/s。【答案】06 04 012 012 2（1）“验证动量守恒定律”的实验装置原来的教科书采用图甲所示的方法，经过编者修改后，现行的教科书采用图乙所示的方法两个实验装置的区别在于：悬挂重垂线的位置不同；图甲中设计有一个支柱（通过调整，可使两球的球心在同一水平线上；上面的小球被碰离开后，支柱立即倒下），图乙中没有支柱，图甲中的入射小球和被碰小球做平抛运动的抛出点分别在通过o、o点的竖直线上，重垂线只确定了o点的位置，比较这两个实验装置，下列说法正确的是（ ）a采用图甲所示的实验装置时，需要测出两小球的直径b采用图乙所示的实验装置时，需要测出两小球的直径c为了减小误差，采用图甲所示的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑d为了减小误差，采用图乙所示的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑（2）在做“验证动量守恒定律”的实验中：如果采用（1）题图乙所示装置做实验，某次实验得出小球的落点情况如图丙所示，图中数据单位统一，假设碰撞动量守恒，则碰撞小球质量m1和被碰撞小球质量m2之比m1：m2= 【答案】（1）ad； （2）4：1 3某同学设计一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车a的前端粘有橡皮泥，推动小车a使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车b相碰并粘合成一体，继续做匀速运动.他设计的具体装置如图6所示.在小车a后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.（1）若已得到打点纸带如图并测得各相邻计数点间距标在图上。a为运动起始的第一点.则应选_段来计算a的碰前速度.应选_段来计算a和b碰后的共同速度.(以上两格填“ab”或 “bc”或“cd”或“de”).（2）已测得小车a的质量m1=0.4kg，小车b的质量m2=0.2kg.由以上测量结果可得：碰前总动量=_kgm/s；碰后总动量=_kgm/s。（结果保留三位有效数字）【答案】（1）bc、de（2）0.420、0.417【解析】（1）a与b碰后粘在一起，速度减小，相等时间内的间隔减小，可知通过bc段来计算a的碰前速度，通过de段计算a和b碰后的共同速度（2）a碰前的速度：v1bct0.1050.1m/s1.05m/s,碰后共同速度：v2det0.06950.1m/s0.695m/s碰前总动量：p1=m1v1=0.41.05=0.42kgm/s，碰后的总动量：p2=(m1+m2)v2=0.60.695=0.417kgm/s可知在误差允许范围内，ab碰撞过程中，系统动量守恒1“探究碰撞中的不变量”的实验中：(1)入射小球m115g，原静止的被碰小球m210g，由实验测得它们在碰撞前后的xt图象如图，可知入射小球碰撞后的m1v1是_ kgm/s，入射小球碰撞前的m1v1是_ kgm/s，被碰撞后的m2v2是_kgm/s。由此得出结论_。 (2)实验装置如图所示，本实验中，实验必须要求的条件是_； a.斜槽轨道必须是光滑的b.斜槽轨道末端点的切线是水平的c.入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放d.入射球与被碰球满足mamb，rarb(3)图中m、p、n分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是_； amaonmaopmbom bmaopmaonmbomcmaopmaommbon dmaommaopmbon【答案】（1）0.007 5，0.015，0.0075, 碰撞中mv的矢量和是守恒量(碰撞过程中动量守恒)（2）bcd（3）c（2） “验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故a错误；要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故b正确；要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故c正确；为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求mamb，ra=rb，故d正确（3）要验证动量守恒定律定律即：mav0=mav1+mbv2，小球做平抛运动，根据平抛运动规律可知根据两小球运动的时间相同，上式可转换为：mav0t=mav1t+mbv2t，故需验证maop=maom+mbon，因此abd错误，c正确2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在记录纸上的竖直投影点，b球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且在g、r、o所在的平面内，米尺的零点与o点对齐（1）碰撞后b球的水平射程应取为_cm.（2）在以下选项中，本次实验必须进行的测量是_a水平槽上未放b球时，测量a球落点位置到o点的距离b测量a球与b球碰撞后，a球落点位置到o点的距离c测量a球与b球的质量d测量g点相对于水平槽面的高度（3）某同学用一把有50个小等分刻度的游标卡尺测量小球的直径，由于遮挡，只能看见游标尺的后半部分，如图所示，小球的直径d_mm.（4）常用的测量仪器还有螺旋测微器，若某次测量示数如图，则待测长度为_mm.【答案】（1）64.8（64.065.0 cm均可）（2）abc（3） 16.96 mm（4）6.125 mm（6.1236.127 mm均可）【解析】（1）本题利用了高度相同、小球运动时间相同，在比例式中，可以用位移代替速度，即变难测物理量为易测物理量，围绕10个落点所在的范围作最小的圆，其圆心即为平均落点xb64.8 cm（64.065.0 cm均可） 3用如图所示装置来验证动量守恒定律，质量为ma的钢球a用细线悬挂于o点，质量为mb的钢球b放在离地面高度为h的小支柱n上，使悬线在a球释放前伸直，o点到a球球心的距离为l，且线与竖直线夹角为，a球释放后摆到最低点时恰与b球正碰，碰撞后，a球把轻质指示针oc推移到与竖直线夹角处，b球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸d，保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个b球的落点。图中s是b球初始位置到b球平均落点的水平距离。（1）用题中所给的物理量表示碰撞后a球、b球的动量：pa/= ；pb/= 。（2）用题中所给的物理量表示需要验证的动量守恒表达式： 【答案】（1）pa=ma2gl(1-cos)，pb=mbsg2h（2）ma2gl(1-cos)=ma2gl(1-cos)+mbsg2h【解析】小球从a处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得：magl（1-cos）=12mava2-0，解得：va=2gl(1-cos)，则pa=mava=ma2gl(1-cos)；小球a与小球b碰撞后继续运动，在a碰后到达最左端过程中，机械能再次守恒，由机械能守恒定律得：-magl（1-cos）=0-12mava2，解得va=2gl