2010高考物理验证动量守恒定律2

实验:验证动量守恒定律【例1】如图实所示,在做“验证动量守恒定律”实验时,入射小球在斜槽上释放点的高低直接影响实验的准确性,下列说法正确的有（ ）A.释放点越高,两球相碰时相互作用的内力越大,外力（小支柱对被碰小球作用力）的冲量就相对越小,碰撞前后总动量之差越小,因而误差越小B.释放点越高,入射小球对被碰小球的作用力越大,小支柱对被碰小球作用力越小C.释放点越低,两球飞行的水平距离越接近,测量水平位移的相对误差就小D.释放点越低,入射小球速度越小,小球受阻力就小,误差就小答案 A【例2】如右图所示,在做“碰撞中的动量守恒”的实验中,所用钢球质量m1=17 g,玻璃球的质量为m2=5.1 g,两球的半径均为r=0.80 cm,某次实验得到如下图所示的记录纸（最小分度值为1 cm）,其中P点集为入射小球单独落下10次的落点,M和N点集为两球相碰并重复10次的落点,O是斜槽末端投影点.（1）安装和调整实验装置的两点主要要求是: .（2）在图中作图确定各落点的平均位置,并标出碰撞前被碰小球的投影位置O.（3）若小球飞行时间为0.1 s,则入射小球碰前的动量p1= kgm/s,碰后的动量p1= kgm/s,被碰小球碰后的动量p2= kgm/s（保留两位有效数字）答案 （1）斜槽末端要水平,小支柱到槽口的距离等于小球直径且两小球相碰时球心在同一水平线上（2）略（3）0.034 0.020 0.013【例3】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（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.（1）若已测得打点纸带如图（b）所示,并测得各计数点间距（已标在图示上）.A为运动的起点,则应选 段来计算A碰前的速度.应选 段来计算A和B碰后的共同速度（以上两空选填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）.（2）已测得小车A的质量m1=0.4 kg,小车B的质量为m2=0.2 kg,则碰前两小车的总动量为 kgm/s,碰后两小车的总动量为 kgm/s.答案 （1）BC DE （2）0.420 0.417【例4】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和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律,实验装置如图所示,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C板的距离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C、D挡板时计时结束,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 .（2）利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是 ,上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因有 （至少答出两点）.答案 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,就可以用mA=mB验证动量是否守恒.（1）实验中还应测量的物理量为B与D的距离,符号为L2.（2）验证动量守恒定律的表达式是mA=mB,产生误差的原因:L1、L2、mA、mB的数据测量误差.没有考虑弹簧推动滑块的加速过程.滑块并不是标准的匀速直线运动,滑块与导轨间有少许摩擦力.1.在做“碰撞中的动量守恒”的实验中,入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速释放,这是为了使（ ）A.小球每次都能水平飞出槽口B.小球每次都以相同的速度飞出槽口C.小球在空中飞行的时间不变D.小球每次都能对心碰撞答案 B2.在“验证动量守恒定律实验”中,下列关于小球落点的说法,正确的是（ ）A.如果小球每次从同一点无初速度释放,重复几次的落点一定是重合的B.由于偶然因素的存在,重复操作时小球落点不重合是正常的,但落点应当比较密集C.测定P的位置时,如果重复10次的落点分别是P1,P2,P3,P10,则OP应取OP1、OP2、OP3、OP10的平均值,即:OP=D.用半径尽可能小的圆把P1、P2、P3,P10圈住,这个圆的圆心是入射小球落点的平均位置P答案 BD3.如图所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图.（1）若入射小球质量为m1,半径为r1;被碰小球质量为m2,半径为r2,则（ ）A.m1m2,r1r2B.m1m2,r1m2,r1=r2D.m1m2,r1=r2（2）为完成此实验,以下所提供的测量工具中必需的是 .（填下列对应的字母）A.直尺B.游标卡尺C.天平D.弹簧秤E.秒表（3）设入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,P为碰前入射小球落点的平均位置,则关系式（用m1、m2及图中字母表示） 成立,即表示碰撞中动量守恒.答案 （1）C（2）AC（3）m1=m1 +m24.（2009青岛模拟）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:=2.68 cm,=8.62 cm,=11.50 cm,并知A、B两球的质量比为21,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= %（结果保留一位有效数字）.答案 P 25.某同学用图实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,图中PQ是斜槽,QR为水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹,重复上述操作10次,得到10个落点痕迹.再把B球放在水平槽上靠近末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始向下运动,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹,重复这种操作10次.在图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点,B球落点痕迹如图乙所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零点与O点对齐.（1）碰撞后B球的水平射程应取为 cm.（2）在以下选项中,本次实验必须进行测量的有（ ）A.测量A球和B球的质量（或两球质量之比）B.测量G点相对于水平槽面的高度C.测量R点相对于水平地面的高度D.A球和B球碰撞后,测量A球落点位置到O点的距离E.水平槽上未放B球时,测量A球落点位置到O点的距离F.测量A球或B球的直径答案 （1）64.7 （2）ADE6.如图所示装置来验证动量守恒定律,质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点,质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上,O点到A球球心的距离为L,使悬线在A球释放前伸直,且线与竖直线夹角为,A球释放后摆到最低点时恰与B球正碰,碰撞后,A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角处,B球落到地面上,地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D,保持角度不变,多次重复上述实验,白纸上记录到多个B球的落点.（1）图中s应是B球初始位置到 的水平距离.（2）为了验证两球碰撞过程动量守恒,应测得的物理量有: .（3）用测得的物理量表示碰撞前后A球、B球的动量:pA= ,pA= ,pB= ,pB= .答案 （1）落点 （2）、L、H（3）mAmA 0 mBs知识整合 演练高考题型1 动量守恒定律的应用【例1】（2008山东38（2）一个物体静置于光滑水平面上,外面扣一质量为M的盒子,如图甲所示.现给盒子一初速度v0,此后,盒子运动的v-t图象呈周期性变化,如图乙所示.请据此求盒内物体的质量.答案 M题型2 动量与机械能的综合问题【例2】（2008天津24）光滑水平面上放着质量mA=1 kg的物块A与质量mB=2 kg的物块B,A与B均可视为质点,A靠在竖直墙壁上,A、B间夹一个被压缩的轻弹簧（弹簧与A、B均不拴接）,用手挡住B不动,此时弹簧弹性势能Ep=49 J.在A、B间系一轻质细绳,细绳长度大于弹簧的自然长度,如图所示.放手后B冲上与水平面相切的竖直半圆光滑轨道,其半径R=0.5 m,B恰能到达最高点C.取g=10 m/s2,求（1）绳拉断后瞬间B的速度vB的大小.（2）绳拉断过程绳对A所做的功W.答案 （1）5 m/s（2）8 J1.（2007广东4）机车从静止开始沿平直轨道做匀加速运动,所受的阻力始终不变,在此过程中,下列说法正确的是（ ）A.机车输出功率逐渐增大B.机车输出功率不变C.在任意两相等的时间内,机车动能变化相等D.在任意两相等的时间内,机车动量变化的大小相等答案 AD2.（2006全国20）一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳,经t时间,身体伸直并刚好离开地面,速度为v.在此过程中（ ）A.地面对他的冲量为mv+mgt,地面对他做的功为mv2B.地面对他的冲量为mv+mgt,地面对他做的功为零C.地面对他的冲量为mv,地面对他做的功为mv2D.地面对他的冲量为mv-mgt,地面对他做的功为零答案 B3.（2008广东19）如图（a）所示,在光滑绝缘水平面的AB区域内存在水平向右的电场,电场强度E随时间的变化如图（b）所示,不带电的绝缘小球P2静止在O点.t=0时,带正电的小球P1以速度v0从A点进入AB区域,随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度大小是碰前的倍,P1的质量为m1,带电荷量为q,P2的质量m2=5m1,A、O间距为L0,O、B间距L=.已知=,T=.（1）求碰撞后小球P1向左运动的最大距离及所需时间.（2）讨论两球能否在OB区间内再次发生碰撞.答案 （1） T（2）能再次发生碰撞4.（2008全国23）如图所示,一质量为M的物块静止在桌面边缘,桌面离水平地面的高度为h.一质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后,以水平速度v0/2射出.重力加速度为g.求:（1）此过程中系统损失的机械能.（2）此后物块落地点离桌面边缘的水平距离.答案 （1）mv02（2）5.（2008北京24）有两个完全相同的小滑块A和B,A沿光滑水平面以速度v0与静止在水平面边缘O点的B发生正碰,碰撞中无机械能损失.碰后B运动的轨迹为OD曲线,如图所示.（1）已知滑块质量为m,碰撞时间为t,求碰撞过程中A对B平均冲力的大小.（2）为了研究物体从光滑抛物线轨道顶端无初速度下滑的运动,特制做一个与B平抛轨迹完全相同的光滑轨道,并将该轨道固定在与OD曲线重合的位置,让A沿该轨道无初速下滑（经分析,A下滑过程中不会脱离轨道）.分析A沿轨道下滑到任意一点的动量pA与B平抛经过该点的动量pB的大小关系;在OD曲线上有一M点,O和M两点连线与竖直方向的夹角为45.求A通过M点时的水平分速度和竖直分速度.答案 （1） （2）pAv乙B.若乙最后接球,则一定是v甲v乙C.只有甲先抛球,乙最后接球,才有v甲v乙D.无论怎样抛球和接球,都是v甲v乙答案 B4.将物体P从置于光滑水平面上的斜面体Q的顶端以一定的初速度沿斜面往下滑,如图所示.在下滑过程中,P的速度越来越小,最后相对斜面静止,那么由P和Q组成的系统 （ ）A.动量守恒B.水平方向动量守恒C.最后P和Q以一定的速度共同向左运动D.最后P和Q以一定的速度共同向右运动答案 BC5.长木板A放在光滑的水平面上,质量为m=2 kg的另一物体B以水平速度v0=2 m/s滑上原来静止的长木板A的表面,由于A、B间存在摩擦,之后A、B速度随时间变化情况如图所示,则下列说法正确的是 （ ）A.木板获得的动能为2 JB.系统损失的机械能为4 JC.木板A的最小长度为1 mD.A、B间的动摩擦因数为0.1答案 CD6.如图所示,完全相同的A、B两物块随足够长的水平传送带按图中所示方向匀速运动.A、B间夹有少量炸药,对A、B在炸药爆炸过程及随后的运动过程有下列说法,其中正确的是（ ）A.炸药爆炸后瞬间,A、B两物块速度方向一定相同B.炸药爆炸后瞬间,A、B两物块速度方向一定相反C.炸药爆炸过程中,A、B两物块组成的系统动量不守恒D.A、B在炸药爆炸后至A、B相对传送带静止过程中动量守恒答案 D7.如图所示,一辆小车静止在光滑水平面上,A、B两人分别站在车的两端.当两人同时相向运动时 （ ）A.若小车不动,两人速率一定相等B.若小车向左运动,A的动量一定比B的小C.若小车向左运动,A的动量一定比B的大D.若小车向右运动,A的动量一定比B的大答案 C8.质量为m的物块甲以3 m/s的速度在光滑水平面上运动,有一轻弹簧固定其上,另一质量也为m的物体乙以4 m/s的速度与甲相向运动,如图所示,则（ ）A.甲、乙两物块在弹簧压缩过程中,由于弹力作用,动量不守恒B.当两物块相距最近时,甲物块的速度为零C.当甲物块的速度为1 m/s时,乙物块的速率可能为2 m/s,也可能为0D.甲物块的速率可能达到5 m/s答案 C二、计算论述题（共4小题,共52分,其中9、10小题各12分,11、12小题各14分）9.质量分别为3m和m的两个物体,用一根细线相连,中间夹着一个被压缩的轻质弹簧,整个系统原来在光滑水平地面上以速度v0向右匀速运动,如图所示.后来细线断裂,质量为m的物体离开弹簧时的速度变为2v0.求:弹簧在这个过程中做的总功.答案 10.如图所示,在水平面上