高考物理一轮复习知能演练 实验十六 验证动量守恒定律 沪科版.doc

2013届高考物理一轮复习知能演练 实验十六 验证动量守恒定律 沪科版1.如图1425所示, 在“验证动量守恒定律”实验中, p为入射球a未与被碰球b碰撞时的落点, m为它与b球碰后的落点, n为b球的落点, 这个实验对小球质量ma和mb的要求是ma_mb(填“”、“”或“”). 为了能用op长度表示球a的初速度, om和on长度分别表示球a与球b的末速度, 则必须做到_, 用图中标出的符号和测出的数据列出验证动量守恒的表达式为_. 图1425解析: 为保证a碰后速度仍向右, mamb; a、b碰后均为平抛运动, 由svt, 只有t相同, s才能表示v, 所以a、b球心碰前必在同一水平线上. 答案: 碰前a、b两球心等高maopmaommbon2. 如图1426所示, 在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车, 甲车系一穿过打点计时器的纸带, 当甲车获得某一向右速度时, 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运动情况如图1426所示. 电源频率为50 hz, 则碰撞前甲车运动速度大小为_m/s, 甲、乙两车碰撞后的速度大小为_m/s, 该碰撞属于_碰撞. 图1426解析: 碰撞前后都是匀速直线运动, 利用公式v求得碰撞前后的速度. 碰前甲的速度为v11.2 cm/0.02 s0.6 m/s, 碰后共同速度为v20.78 cm/0.02 s0.39 m/s.由于碰后两车成为一个整体, 所以其碰撞为完全非弹性碰撞. 答案: 0.600.39完全非弹性3.某同学把两块大小不同的木块用细线连接, 中间夹一被压缩了的轻质弹簧, 如图1427所示, 将这一系统置于光滑的水平桌面上, 烧断细线, 观察物体的运动情况, 进行必要的测量, 验证物体间相互作用时动量守恒. 图1427(1)该同学还必须有的器材是_. (2)需要直接测量的数据是_. (3)用所得数据验证动量守恒的关系式是_. 解析: 烧断细线后两木块在弹力作用下向相反的方向运动, 两木块离开桌面后分别做平抛运动. 由平抛运动规律知, 两木块在水平方向为匀速运动, 且运动时间相同, 同时落地, 两者水平位移分别为s1v1t1, s2v2t2, 又t1t2, 若要验证m1v1m2v2, 只需验证m1s1m2s2.因此, 需要用刻度尺分别测出两者落地点到桌子两侧边的水平距离s1、s2, 用天平测两者的质量m1、m2.答案: (1)刻度尺、天平(2)两物体的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s1、s2(3)m1s1m2s24. 为了验证动量守恒定律, 在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块, 每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连, 两个打点计时器所用电源的频率均为b.气垫导轨正常工作后, 接通两个打点计时器的电源, 并让两滑块以不同的速度相向运动, 两滑块相碰后粘在一起继续运动. 图乙为某次实验打出的、点迹清晰的两条纸带各自的一部分, 在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带, 用刻度尺分别量出其长度s1、s2和s3.若题中各物理量的单位均为国际单位, 那么, 碰撞前两滑块的动量大小分别为_、_, 两滑块的总动量大小为_; 碰撞后的两滑块的总动量大小为_. 重复上述实验, 多做几次. 若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等, 则动量守恒定律得到验证. 图1428解析: 动量pmv, 根据vs/5t可知两滑块碰前的速度分别为v10.2s1b、v20.2s3b, 则碰前两滑块动量分别为0.2abs1和0.2abs3, 总动量大小为av1av20.2ab(s1s3); 碰撞后两滑块的总动量大小为2av2as2/(5t)0.4abs2.答案: 0.2abs30.2abs1(第1、2空答案可互换)0.2ab(s1s3)0. 4abs25. 某同学设计了一个用电磁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. 他设计的装置如图1429(a)所示. 在小车a后连着纸带, 电磁打点计时器所用电源频率为50 hz, 长木板下垫着小木片以平衡摩擦力. 图1429(1)若已测得打点的纸带如图1429(b)所示, 并测得各计数点的间距(已标在图上). a为运动的起点, 则应选_段来计算a碰撞前的速度, 应选_段来计算a和b碰后的共同速度(以上两空选填“ab”“bc”“cd”或“de”). (2)已测得小车a的质量m10.4 kg, 小车b的质量m20.2 kg, 则碰前两小车的总动量大小为_kgm/s, 碰后两小车的总动量大小为_kgm/s.解析: (1)从分析纸带上打点情况看, bc段既表示小车做匀速运动, 又表示小车有较大速度, 因此bc段能较准确地描述小车a在碰撞前的运动情况, 应选用bc段计算a的碰前速度. 从cd段打点情况看, 小车的运动情况还没稳定, 而在de段小车做匀速运动, 故应选用de段计算碰后a和b的共同速度. (2)小车a在碰撞前速度大小为v0 m/s1.050 m/s小车a在碰撞前动量大小为p0mav00.41.050 kgm/s0.420 kgm/s碰撞后a、b共同速度大小为v m/s0.695 m/s碰撞后a、b的总动量大小为p(mamb)v(0.20.4)0.695 kgm/s0.417 kgm/s.答案: (1)bcde(2)0.4200.4176.如图14210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点离水平桌面的高度为a, b点离水平桌面的高度为b, c点与桌子边沿间的水平距离为c.此外, 图14210(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)解析: (1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化, 根据弹性球1碰撞前后的高度a和b, 由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度, 故只要再测量弹性球1的质量m1, 就能求出弹性球1的动量变化; 根据平抛运动的规律, 只要测出立柱高h和桌面高h就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化, 故只要测量弹性球2的质量和立柱高h、桌面高h就能求出弹性球2的动量变化. (2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方程2m12m1m2答案: (1)弹性球1、2的质量m1、m2立柱高h桌面高h(2)2m12m1m27. (2012长沙模拟)为了证明碰撞中的动量守恒, 实验宜在气垫导轨上进行, 这样可以大大减小阻力, 使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动. 使实验的可靠性及准确度得以提高. 在某次实验中, a、b两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰, 用闪光照相机每隔0.4秒的时间拍摄一次照片, 每次拍摄时闪光的延续时间很短, 如图14211所示, 已知a、b之间的质量关系是mb1.5ma, 拍摄共进行了4次, 第一次是在两滑块相撞之前, 以后的三次是在碰撞之后. a原来处于静止状态, 设a、b滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10 cm至105 cm这段范围内运动(以滑块上的箭头位置为准), 试根据闪光照片求出: 图14211(1)a、b两滑块碰撞前后的速度各为多少？(2)根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后动量是否守恒. 解析: (1)由题意可知, 碰前: va0碰后: 从发生碰撞到第二次拍