（讲练测）高考物理一轮复习 专题62 验证动量守恒定律（练）（含解析）.doc

专题62 验证动量守恒定律（练）1如图实115所示是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于o点，o点正下方桌子的边沿有一竖直立柱实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高将球1拉到a点，并使之静止，同时把球2放在立柱上释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞碰后球1向左最远可摆到b点，球2落到水平地面上的c点测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒现已测出a点离水平桌面的距离为a.b点离水平桌面的距离为b，c点与桌子边沿间的水平距离为c.此外：(1)还需要测量的量是_、_和_(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为_(忽略小球的大小)【答案】弹性球1、2的质量m1、m2立柱高h桌面高h(2)2m12m1m2【名师点睛】验证动量守恒定律中，学会在相同高度下，水平射程来间接测出速度的方法，难度不大，属于基础题2两位同学用如图甲所示装置，通过半径相同的a、b两球的碰撞来验证动量守恒定律实验中必须满足的条件是a斜槽轨道尽量光滑以减小误差b斜槽轨道末端的切线必须水平c入射球a每次必须从轨道的同一位置由静止滚下d两球的质量必须相等测量所得入射球a的质量为ma，被碰撞小球b的质量为mb，图甲中o点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球a从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置p，测得平抛射程为op；再将入射球a从斜轨上起始位置由静止释放，与小球b相撞，分别找到球a和球b相撞后的平均落点m、n，测得平抛射程分别为om和on当所测物理量满足表达式时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果满足表达式时，则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图乙所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球a、球b与木条的撞击点实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球a从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为b；然后将木条平移到图中所示位置，入射球a从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点p；再将入射球a从斜轨上起始位置由静止释放，与球b相撞，确定球a和球b相撞后的撞击点分别为m和n测得b与n、p、m各点的高度差分别为h1、h2、h3若所测物理量满足表达式时，则说明球a和球b碰撞中动量守恒【答案】bc；maop=maom+mbon；maop2=maom2+mbon2；【解析】小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间t相等，它们的水平位移x与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，若两球相碰前后的动量守恒，则mav0=mav1+mbv2，又op=v0t，om=v1t，on=v2t，代入得：maop=maom+mbon，若碰撞是弹性碰撞，则机械能守恒，由机械能守恒定律得：mav02=mav12+mbv22，将op=v0t，om=v1t，on=v2t代入得：maop2=maom2+mbon2；小球做平抛运动，在竖直方向上：h=gt2，平抛运动时间：t=，设轨道末端到木条的水平位置为x，小球做平抛运动的初速度：va=，va=，vb=，如果碰撞过程动量守恒，则：mava=mava+mbvb，将速度代入动量守恒表达式解得：【名师点睛】本题是运用等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证（1）根据实验的原理，选择需要进行实验的器材；写出验证动量守恒定律的表达式，根据表达式中的物理量选择需要的测量工具；（2）为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量（3）小球1和小球2相撞后，小球2的速度增大，小球1的速度减小，都做平抛运动，由平抛运动规律不难判断出；（4）先根据平抛运动的特点判断碰撞前后两个小球的落地点，再求出碰撞前后两个小球的速度，根据动量的公式列出表达式，代入数据看碰撞前后的动量是否相等1用半径相同的两小球a、b的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接实验时先不放b球，使a球从斜槽上某一固定点c由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹再把b球静置于水平槽前端边缘处，让a球仍从c处由静止滚下，a球和b球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹记录纸上的o点是重垂线所指的位置，若测得各落点痕迹到o的距离：om=2.68cm，op=8.62cm，on=11.50cm，并知两球的质量分别为m=10g与m=20g，则（1）下列说法正确的是a入射球a质量应用10g的小球b入射球a质量应用20g的小球c斜槽轨道末端应调节水平，但就算不水平，只要高度一样，其实也不影响结果d斜槽应保证光滑，若有摩擦则实验必定失败（2）未放b球时a球落地点是记录纸上的点，若动量守恒，则应成立的表达式为（用题中所测各物理量的符号表示）（3）系统碰撞前总动量p与碰撞后总动量p的百分误差=%（结果保留一位有效数字）【答案】（1）b；（2）p，mop=mom+mon；（3）2【解析】（2）a与b相撞后，b的速度增大，a的速度减小，碰前碰后都做平抛运动，高度相同，落地时间相同，所以p点是没有碰时a球的落地点，n是碰后b的落地点，m是碰后a的落地点；根据动量守恒定律可知，应用mv=mv1+mv2；因小球做平抛运动的高度相同，则下落时间相同，则一定有：mvt=mv1t+mv2t故只需验证mop=mom+mon即可说明动量守恒；【名师点睛】本题是运用等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证（1）根据实验的原理，选择需要进行实验的器材；写出验证动量守恒定律的表达式，根据表达式中的物理量选择需要的测量工具；（2）为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量（3）小球1和小球2相撞后，小球2的速度增大，小球1的速度减小，都做平抛运动，由平抛运动规律不难判断出；（4）先根据平抛运动的特点判断碰撞前后两个小球的落地点，再求出碰撞前后两个小球的速度，根据动量的公式列出表达式，代入数据看碰撞前后的动量是否相等2如图所示，用碰撞实验器可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置o.接下来的实验步骤如下：步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上a点由静止滚下，并落在地面上重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置b，让小球1从a点由静止滚下，使它们碰撞重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置m、p、n离o点的距离，即线段om、op、on的长度 对于上述实验操作，下列说法正确的是_a应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下b斜槽轨道必须光滑c斜槽轨道末端必须水平d小球1质量应大于小球2的质量 上述实验除需测量线段om、op、on的长度外，还需要测量的物理量有_aa、b两点间的高度差h1bb点离地面的高度h2c小球1和小球2的质量m1、m2d小球1和小球2的半径r当所测物理量满足表达式_(用所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律如果还满足表达式_(用所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞时无机械能损失完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图所示在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接使小球1仍从斜槽上a点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点m、p、n.用刻度尺测量斜面顶点到m、p、n三点的距离分别为l1、l2、l3.则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为_(用所测物理量的字母表示)【答案】acd cm1opm1omm2on，m1(op)2m1(om)2m2(on)2m1m1m2【解析】当所测物理量满足表达式，说明两球碰撞遵守动量守恒定律，由功能关系可知，只要成立则机械能守恒，即如果满足，则两球碰撞时无机械能损失。碰撞前，小球1落在图中的点，设其水平初速度为小球1和2发生碰撞后，1的落点在图中点，设其水平初速度为，m2的落点是图中的点，设其水平初速度为设斜面bc与水平面的倾角为，由平抛运动规律得：，解得同理，可见速度正比于所以只要验证m1m1m2即可【名师点睛】本题是运用等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证（1）根据实验的原理，选择需要进行实验的器材；写出验证动量守恒定律的表达式，根据表达式中的物理量选择需要的测量工具；（2）为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量（3）小球1和小球2相撞后，小球2的速度增大，小球1的速度减小，都做平抛运动，由平抛运动规律不难判断出；（4）先根据平抛运动的特点判断碰撞前后两个小球的落地点，再求出碰撞前后两个小球的速度，根据动量的公式列出表达式，代入数据看碰撞前后的动量是否相等1【2014新课标全国卷】利用图（a）所示的装置验证动量守恒定律。在图（a）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；打点计时器所用的交流电的频率为f=50hz。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