2018届高三物理复习跟踪演练强化提升实验七验证动量守恒定律.docx

实验七 验证动量守恒定律跟踪演练强化提升【基础题组】1.某同学用图甲所示装置来验证动量守恒定律,实验时先让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痕迹,重复10次;然后再把b球放在斜槽轨道末端的最右端附近静止,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,回答下列问题:(1)在本实验中结合图甲,验证动量守恒的验证式是下列选项中的_。A.ma=ma+mbB.ma=ma+mbC.ma=ma+mb(2)经测定,ma=45.0g,mb=7.5g,请结合图乙分析:碰撞前、后ma的动量分别为p1与p1,则p1p1=_(保留分式)。有同学认为,在该实验中仅更换两个小球的材质,其他条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的水平距离增大。请你用已知的数据,分析和计算出被碰小球mb平抛运动水平距离的最大值为_cm。【解析】(1)小球离开轨道后做平抛运动,小球在空中的运动时间t相等,如果碰撞过程动量守恒,则有:mavB=mavA+mbvC,两边同时乘以时间t得:mavBt=mavAt+mbvCt,得:maOB=maOA+mbOC,故选B。(2)=;发生弹性碰撞时,被碰小球获得速度最大,根据动量守恒定律:mava=mava+mbvb根据机械能守恒定律:ma=mav+mbv由以上两式解得:vb=va,因此最大射程为:sm=44.8cm=76.8cm答案:(1)B(2)76.82.如图所示,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。在实验室中我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B来验证动量守恒定律的实验,实验装置如图所示,采用的实验步骤如下:导学号42722147a.松开手的同时,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挡板时计时器结束计时,记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2。b.在A、B间水平放入一个轻弹簧,用手压住A、B使弹簧压缩,放置在气垫导轨上,并让它静止在某个位置。c.给导轨送气,调整气垫导轨,使导轨处于水平状态。d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1;B的右端至D板的距离L2。(1)实验步骤的顺序是_。(2)实验中还需要的测量仪器是_,还需要测量的物理量是_。(3)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是_。(4)实验中弹簧与A、B滑块是粘连好还是不粘连好?理由是_。【解析】(1)本实验中应先安装仪器,给导轨充气,再将两物体碰撞,测量数据进行分析,故实验操作的顺序是c、b、d、a。(2)、(3)滑块在气垫导轨上做匀速直线运动,根据A、B运行的距离和时间可以求出分开时的速度,根据动量守恒定律得,mAvA=mBvB,又vA=,vB=,则mA=mB。知还需要测量A、B的质量mA、mB,所需的器材是天平。(4)只与A、B中的某一个粘连好,这样把弹簧的质量考虑进去,会减小系统误差。不粘连好,A、B可能碰不到C、D,使计时误差大。(答案具有开放性)。答案:(1)c、b、d、a(2)天平滑块A、B的质量mA、mB(3)mA=mB(4)不粘连好,可以避免因漏记弹簧的动量而带来较大的实验误差能力题组3.气垫导轨工作时,可忽略滑块与导轨表面间的阻力影响,现借助其验证动量守恒定律,在水平气垫导轨上放置质量均为m的A、B(图中未标出)两滑块,左侧滑块的左端、右侧滑块的右端分别与一条穿过打点计时器的纸带相连,打点计时器电源的频率为f。气垫导轨正常工作后,接通两个打点计时器的电源,待打点稳定后让两滑块以大小不同的速度相向运动,两滑块相碰后粘在一起继续运动。如图所示的甲和乙为某次实验打出的、分别与两个滑块相连的两条纸带,在纸带上以同间距的6个连续打点为一段划分纸带,用刻度尺分别测出其长度为s1、s2和s3。(1)若碰前滑块A的速度大于滑块B的速度,则滑块_(选填“A”或“B”)是与纸带甲的_(选填“左”或“右”)端相连。(2)碰撞前A、B两滑块的动量大小分别为_、_,实验需要验证是否成立的表达式为_(用题目所给的已知量表示)。【解析】(1)因碰前A的速度大于B的速度,且碰后速度相同,A、B的速度相反,故根据动量守恒定律可知,甲中s1和s3是两物体相碰前打出的纸带,s2是相碰后打出的纸带,所以滑块A应与甲纸带的左侧相连。(2)碰撞前物体的速度分别为:v1=0.2s1fv2=0.2s3f碰撞后两物体的共同速度:v=0.2s2f所以碰前两物体动量分别为:p1=mv1=0.2mfs1,p2=mv2=0.2mfs3,总动量为:p=p1-p2=0.2mf(s1-s3);碰后总动量为:p=2mv=0.4mfs2。要验证动量守恒,则一定有:0.2mf(s1-s3)=0.4mfs2答案:(1)A左(2)0.2mfs10.2mfs30.2mf(s1-s3)=0.4mfs24.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。导学号42722148验测得滑块A的质量m1=0.310kg,滑块B的质量m2=0.108kg,遮光片的宽度d=1.00cm;打点计时器所用交流电的频率f=50.0Hz。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=3.500ms,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,滑块运动的瞬时速度大小v为v=式中s为滑块在很短时间t内走过的路程设纸带上相邻两点的时间间隔为tA,则tA=0.02stA可视为很短。设滑块A在碰撞前、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=2.00m/sv1=0.970m/s设滑块B在碰撞后的速度大小为v2,由式有v2=代