2011高三物理一轮复习 6.4 实验：验证动量守恒定律练习题

用心 爱心 专心 1 在做 验证动量守恒定律 实验时 入射球 a 的质量为 m1 被碰球 b 的质量为 m2 小球 的半径为 r 各小球的落地点如右图所示 下列关于这个实验的说法正确的是 A 入射球与被碰球最好采用大小相同 质量相等的小球 B 让入射球与被碰球连续 10 次相碰 每次都要使入射小球从斜槽上不同的位置滚下 C 要验证的表达式是 m1 m1 m2 ONOMOP D 要验证的表达式是 m1 m1 m2 OPOMON E 要验证的表达式是 m1 2r m1 2r m2 OPOMON 解析 在此装置中 应使入射球的质量大于被碰球的质量 防止反弹或静止 故 A 错 入 射球每次滚下必须从斜槽的同一位置 保证每次碰撞都具有相同的初动量 故 B 错 两球做 平抛运动时都具有相同的起点 故应验证的关系式为 m1 m1 m2 D 对 C E OPOMON 错 答案 D 2 在验证碰撞中的动量守恒的实验中 入射小球在斜槽轨道上释放点的高低对实验影 响的下列说法正确的是 A 释放点越低 小球受阻力越小 入射小球速度越小 误差小 B 释放点越低 两球碰后水平位移越小 水平位移测量的相对误差越小 两球速度 测量值越精确 C 释放点越高 两球相碰时 相互作用的内力越大 碰撞前后总动量之差越小 误 差小 D 释放点越高 入射小球对被碰小球的作用力越小 解析 由于该实验在两小球碰撞时不会完全符合合力为零的条件 故小球位置越高 时 碰撞时的内力越大 外力相对越小 碰撞越接近动量守恒 答案 C 3 为了验证碰撞中的动量是否守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞 碰撞过程中没有机 械能损失 某同学选取了两个体积相同 质量不相等的小球 按下述步骤进行实验 用天平测出两个小球的质量 分别为 m1和 m2 且 m1 m2 按照如右图所示 安装好实验装置 将斜槽 AB 固定在桌边 使槽的末端的切线水 平 将一斜面 BC 连接在斜槽末端 先不放小球 m2 让小球 m1从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下 记下小球在斜面上的落点 位置 将小球 m2放在斜槽前端边缘处 让小球 m1从斜槽顶端 A 处滚下 使它们发生碰撞 记 下小球 m1和小球 m2在斜面上的落点位置 用毫米刻度尺量出各个落点到斜槽末端点 B 的距离 上图中 D E F 点是该同学记下的 用心 爱心 专心 小球在斜面上的几个落点位置 到 B 点的距离分别为 LD LE LF 根据该同学的实验 回答下列问题 1 小球 m1与 m2发生碰撞后 m1的落点是图中的 点 m2的落点是图中的 点 2 用测得的物理量来表示 只要满足关系式 则说明碰撞中的动量是守恒的 解析 本题的实验方法与课本上的实验方法不同之处在于小球的落点所在平面由水平 改成了斜面 由平抛运动知识 可知此时小球做平抛运动的时间不再相等 设小球做平抛运 动的速度为 v 小球落到斜面上时的位移为 L 斜面与水平方向的夹角为 则可得 Lsin gt2 1 2 Lcos vt 联立可得 v cos gL 2sin 则可知 v 同理 v2 L L 答案 1 D F 2 m1 m1 m2 LELDLF 4 在做 碰撞中的动量守恒 实验中 如果采用图乙装置做 碰撞中的动量守恒 实验 某次实验得出小球的落点情况如图甲所 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 4 1 5 用 半径相同的两小球 A B 的碰撞验证动量守恒定律 实验装置示意图如图所示 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 2 68 cm 8 62 cm 11 50 OMOPON cm 并知 A B 两球的质量比为 2 1 则未放 B 球时 A 球落地点是记录纸上的 点 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 p p p 数字 用心 爱心 专心 解析 M N 分别是碰后 A B 两球的落点位置 P 是碰前 A 球的落点位置 碰前系统总 动量可等效表示为 p mA 碰后总动量可等效表示为 p mA mB 则其百分 OPOMON 误差 2 故其百分误差为 2 p p p mA OP mA x to OM mB x to ON mA OP 答案 P 2 6 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 a 所示 所用的气垫导轨装置由导轨 滑块 弹射架等组成 在空腔导轨的两个工作面上 均匀分布着一定数量的小孔 向导轨空腔内不断通入压缩空气 空气会从小孔中喷出 使 滑块稳定地漂浮在导轨上 这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差 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橡皮绳 把滑块 2 放在气垫导轨的中间 先 然后 让滑块带动纸带一起运动 取下纸带 重复步骤 选出理想的纸带如图 b 所示 测得滑块 1 的质量 310 g 滑块 2 包括橡皮泥 的质量为 205 g 完善实验步骤 的内 容 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 kg m s 两滑块相互作用以后系统的总动量为 kg m 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 解析 1 实验时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 p0 m1v0 故 v0 m s 2 m s p0 0 31 2 0 2 0 1 kg m s 0 620 kg m s 作用后系统的总动量为滑块 1 和滑块 2 的动量和 且此时两滑块具有 相同的速度 v v m s 1 2 m s p m1 m2 v 0 310 0 205 1 2 kg m s 0 618 0 168 0 14 kg m s 3 存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔有摩擦 答案 1 接通打点计时器的电源 放开滑块 1 2 0 620 0 618 3 纸带与打点计时器限位孔有摩擦 7 2010 年豫南九校联考 某同学将两块大小不同的木块用细线连接 两木块中间夹一根压缩 了的轻弹簧 如右图所示 将这一系统置于光滑水平桌面上 烧断细线 观察物体的运动 用心 爱心 专心 情况并进行必要测量 以验证物体间相互作用时动量守恒 1 该同学还需要的实验器材是 2 本实验中需要直接测量的物理量是 先用方案说明并 用字母表示 3 用所得的数据验证动量守恒的关系式是 用 2 中的字母表示 答案 1 刻度尺 天平 2 两木块的质量 m1 m2和两木块落地点分别到桌子两侧边 的水平面距离 s1 s2 3 m1s1 m2s2 8 某同学利用如右图所示的装置验证动量守恒定律 图中两摆摆长相同 悬挂于同一高度 A B 两摆球均很小 质量之比为 1 2 当两摆球均处于自由静止状态时 其侧面刚好接 触 向右上方拉动 B 球使其摆线伸直并与竖直方向成 45 角 然后将其由静止释放 结果 观察到两摆球粘在一起摆动 且最大摆角为 30 若本实验允许的最大误差为 4 此实验 是否成功地验证了动量守恒定律 解析 设摆球 A B 的质量分别为 mA mB 摆长为 l B 球的初始高度为 h1 碰撞前 B 球 的速度为 vB 在不考虑摆线质量的情况下 根据题意及机械能守恒定律得 h1 l 1 cos 45 mBv mBgh1 1 22 B 设碰撞前 后两摆球