高考物理一轮复习 实验增分 专题7 验证动量守恒定律对应演练.doc

实验七 验证动量守恒定律对应演练迁移运用1(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差(ab)a导轨安放不水平b小车上挡光板倾斜c两小车质量不相等d两小车碰后连在一起解析实验要求小车碰撞前后均做匀速直线运动，才能准确测量碰撞前后的速度，若导轨安放不水平，会引起误差，选项a正确；小车的速度用挡光板的宽度与通过光电门的时间的比值来计算，若挡光板倾斜，则会引起挡光板宽度的误差，影响实验结果，选项b正确；实验过程需要改变小车质量和考虑各种碰撞情况，包括碰后连在一起的情况，选项c、d错误2某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车a的前端黏有橡皮泥，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相碰并黏合成一体继续做匀速运动他设计的具体装置如图甲所示，在小车a后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 hz，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力(1)若已得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距标在图上，a为运动起始的第一点，则应选_bc_段计算a的碰前速度，应选_de_段来计算a和b碰后的共同速度(选填“ab”“bc”“cd”或“de”)(2)已测得小车a的质量m10.40 kg.小车b的质量m20.20 kg，由以上测量结果可得：碰前总动量为_0.420_kgm/s，碰后总动量为_0.417_kgm/s.解析(1)取研究对象运动情况比较稳定的一段计算其运动速度(2)碰撞前总动量p1mava0.40 kgm/s0.420 kgm/s，碰后总动量p2(mamb)v(0.400.20) kgm/s0.417 kgm/s.3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、d的气垫导轨和滑块a、b探究碰撞中的不变量，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的左端至挡板c的距离l1；e按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块a、b运动时间的计时器开始工作，当a、b滑块分别碰撞挡板c、d时计时结束，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及其符号是_b的右端至挡板d的距离l2_.(2)作用前a、b两滑块质量与速度乘积之和为_0_；作用后a、b两滑块质量与速度乘积之和为_mamb_.(3)作用前、后a、b两滑块质量与速度乘积之和并不完全相等，产生误差的原因有_见解析_.(至少答出两点)解析a、b两滑块被压缩的弹簧弹开后，在气垫导轨上运动时可视为匀速运动，因此只要测出a与c的距离l1、b与d的距离l2及a到c、b到d的时间t1和t2，测出两滑块的质量，就可以探究碰撞中的不变量(1)实验中还应测量的物理量为b的右端至挡板d的距离l2.(2)设向左为正方向，根据所测数据求得两滑块的速度分别为va，vb.碰前两滑块静止，即v0，质量与速度乘积之和为零，碰后两滑块的质量与速度乘积之和为mavambvbmamb.(3)产生误差的原因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；滑块并不是做标准的匀速直线运动，滑块与导轨间有少许摩擦力；气垫导轨不完全水平4某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验气垫导轨装置如图所示(1)下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨通入压缩空气；把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；使滑块1挤压导轨左端弹射架上的弹簧；把滑块2放在气垫导轨的中间；先_接通打点计时器的电源_，然后_放开滑块1_，让滑块带动纸带一起运动(滑块1与滑块2碰后会黏在一起)取下纸带，重复步骤，选出理想纸带如图所示测得滑块1的质量为m1310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为m2205 g.请完善实验步骤.(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为_0.620_ kgm/s，两滑块相互作用以后系统的总动量为_0.618_ kgm/s.(保留三位有效数字)(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是_纸带与打点计时器限位孔之间有摩擦_.解析(1)实验前应先接通打点计时器的电源，再放开滑块；(2)作用前系统的总动量为滑块1的动量p0m1v0，由纸带知v0 m/s2 m/s，即p00.620 kgm/s；作用后系统的总动量为两滑块的动量和，且此时两滑块黏在一块，有相同的速度v，由纸带可知v m/s1.2 m/s，所以此时的动量p(m1m2)v0.618 kgm/s.5现利用图甲所示的装置验证动量守恒定律在图甲中，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实验测得滑块a的质量m10.310 kg，滑块b的质量m20.108 kg，遮光片的宽度d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f50.0 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tb3.500103 s，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(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？写出运算过程解析按定义，物块运动的瞬间时的速度大小v为v，式中s为物块在短时间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ta0.02 s，ta可视为很短设a在碰撞前、后时速度大小分别为v0，v1.将式和图上提供的实验数据代入式得v02.00 m/s，v10.970 m/s，设b在碰撞后的速度大小为v2，由式得v2，代入题给实验数据