2014届高考物理一轮复习第60讲实验：验证动量守恒定律配套练习

1、2014 届高考物理一轮复习第 60 讲实验：验证动量守恒定律配套练习1在做“验证碰撞中的动量守恒”实验中，实验必须要求的条件是( )a. 斜槽轨道必须是光滑的b. 斜槽轨道末端的切线是水平的c. 入射球每次都要从同一高度由静止滚下d. 碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行2在“验证动量守恒定律”的实验中，产生误差的主要原因是( )a 碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度 方向不是绝对沿水平方向b 小球在空气中飞行时受到空气阻力c 通过复写纸描得的各点，不是理想点，有一定的大小，从而带来作图上的误差 d测量长度时有误差3 在利用悬线悬挂等

2、大小球进行验证动量守恒定律的实验中，下列说法正确的是( )a 悬挂两球的细绳长度要适当，且等长b 由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度c 两小球必须都是刚性球，且质量相同d 两小球碰后可以粘合在一起共同运动4（北京市朝阳区 2012 届高三上学期期中统考）某同学用如图所示的装置“验证动量 守鹤定律”其操作步骤如下：a 将操作台调为水平；b 用天平测出滑块 a、b 的质量 m 、m ；a bc 用细线将滑块 a、b 连接，滑块 a、b 紧靠在操作台边缘，使 a、b 间的弹簧处于压 缩状态；d 剪断细线，滑块 a、b 均做平抛运动，记录 a、b 滑块的落地点 m、n；e 用刻度尺测出 m、

3、n 距操作台边缘的水平距离 x 、x ；1 2f用刻度尺测出操作台面距地面的高度 h。（1） 上述步骤中，多余的步骤是 。（2） 如果动量守恒，须满足的关系是_（用测量量表示）。 5气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响因此成为重要的实验器材，气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验 现提供以下实验器材：利用以上实验器材还可以完成“验证动量守恒定律”的实验为完成此实验，某同学将实 验原理设定为：m v (m m )v1 0 1 2(1) 针对此原理，我们应选择的器材编号为：_；(2) 在我们所选的器材中：_器材对应原理中的 m (填写器材编号)16(20

4、12辽宁模拟)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 的误差实验的主要步骤：1 安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；2 向气垫导轨通入压缩空气；3 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

5、；4 使滑块 1 挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；5 把滑块 2 放在气垫导轨的中间；6 先_，然后_，让滑块带动纸带一起运动；7 取下纸带，重复步骤，选出理想的纸带如图 (b)所示；8 测得滑块 1 的质量为 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_kgm/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为 _kgm/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_。7某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验先将 a 球从斜槽轨道上某 固

6、定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复 10 次；再把同样大小 的 b 球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止放置，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(1)本实验必须测量的物理量有_；a 斜槽轨道末端到水平地面的高度 hb 小球 a、b 的质量 m 、ma bc 小球 a、b 的半径 rd 小球 a、b 离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间 te 记录纸上 o 点到 a、b、c 各点的距离 oa、ob、ocf a 球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差 h(2)根据实验要求，m _m (填“大于”、“小

7、于”或“等于”)；来源:z#zs#a b(3) 放上被碰小球后，两小球碰后是否同时落地？如果不是同时落地，对实验结果有没 有影响？(不必作分析)_；(4) 为测定未放小球 b 时，小球 a 落点的平均位置，把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的 o 点对齐，如图给出了小球 a 落点附近的情况，由图可得 ob 距离应为_cm；(5)按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是_。8气垫导轨上有 a、b 两个滑块，开始时两个滑块静止， 它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接(如图甲所示)，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为 它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为 10 hz，由图可知：(1)a、

8、b 离开弹簧后，应该做_运动，已知滑块 a、b 的质量分别为 200 g、300 g ，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是 _。(2) 若不计此失误，分开后，a 的动量大小为 _kgm/s ， b 的动量的大小为_kgm/s，本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒” 这一结论的依据是_。9为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了 两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：用天平测出两个小球的质量(分别为 m 和 m ，且 m m )1 2 1 22 按照如图所示的那样，安装好实验装置将斜槽a

9、b 固定在桌边，使槽的末端处的切 线水平将一斜面 bc 连接在斜槽末端3 先不放小球 m ，让小球 m 从斜槽顶端 a 处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落2 1点位置将小球 m 放在斜槽末端边缘处，让小球 m 从斜槽顶部 a 处滚下，使它们发生碰撞 2 1后，记下小球 m 和 m 在斜面上的落点位置1 2用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点 b 的距离图中 d、e、f 点是该同学 记下的小球在斜面上的几个落点位置，到 b 点的距离分别为 l 、l 、l .根据该同学的实验，d e f回答下列问题：(1) 小球 m 和 m 发生碰撞后， m 的落点是图中的 _ 点， m 的落点是图中的1

10、 2 1 2_点(2) 用测得的物理量来表示，只要满足关系式_，则说明碰撞中动量守恒(3) 用测得的物理量来表示，只要再满足关系式 _，则说明两小球的碰撞是弹性 碰撞10某同学利用如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 12.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？参考答案1 bcd 解析：斜槽轨道越光滑越好，但只要保证小球每次滚到槽口时

11、速度相同即可， 故不必苛求，为保证小球碰前碰后都做平抛运动，b、c、d 三项条件必须得到保证2 acd 解析：由于碰撞前后小球的速度方向不是绝对沿水平方向，落点不确定，长 度测量等都是造成误差的主要原因，而在本实验中，由于小球的运动速度不是很大，所以空 气阻力虽然会对测量结果造成影响，但不是产生误差的主要原因3 abd 解析：两绳等长能保证两球正碰，以减小实验误差，所以 a 正确；由于计算1碰撞前速度时用到了 mgh mv20，即初速度为 0，故 b 正确；本实验中对小球的弹性性2能无要求，c 错误；两球正碰后，有各种运动情况，所以 d 正确。4（1）f；（2）m x =m x 解析：设剪断细

12、线后，两滑块做平抛运动的初速度分别为a 1 b 2v 和 v ，根据动量守恒定律有 m v =m v ，两滑块做平抛运动后的下落高度相同，根据平抛 1 2 a 1 b 2运动规律可知，它们的下落时间 t 相同，将上式的两边同时乘以下落时间 t 可得，m x =m x ，a 1 b 2可见，如果动量守恒，本实验须满足的关系式 m x =m x ，此外，本实验不需测量操作台面a 1 b 2距地面的高度 h，即操作步骤 f 是多余的。5 (1)abc (2)b 解析：(1)滑块在水平气垫导轨上相互作用时应满足动量守恒，碰撞d前后滑块的速度可以根据 v 求得，其中 d 是遮光板的宽度，t 是滑块通过光

13、电门的时间，t故针对此原理应选择的器材编号为 a、b、c.d(2)由于是利用 v 求滑块的速度，滑块 b 有遮光板，而滑块 c 没有遮光板，故先运动t的滑块应选 b。6(1)接通打点计时器的电源 放开滑块；(2)0.620 0.618 (3)纸带与打点计时器限位 孔有摩擦。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 p m v .0 1 00.2v m/s2 m/s，0 0.1p 0.312 kgm/s0.620 kgm/s0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， 0.168v m/s1.2 m

14、/s，0.14p(m m )v(0.3100.205)1.2 kgm/s0.618 kgm/s.1 2(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7 (1)be (2) 大于 m oam oca b(3)b 球先落地，对实验结果无影响(4)45.950.02 (5)m ob a解析：(1)必须测量的物理量有两小球的质量 m 、m ，各落点 a、b、c 到 o 点的距离a boa、ob、oc，故选 b、e.(2)为使 a 球碰 b 后不反弹，必须有 m m .a b(3) b 球被碰飞出后，a 球还要在水平段运动一小段，因此，b 球先落地，但不影响实验 结果(4) a 点位置的范围大致

15、在 45.8546.05 cm，中心位置大约在 45.95 cm.(5) m obm oam oc.a a b8(1)匀速直线 a、b 两滑块的第一个间隔 (2)0.018；0.018； a、b 两滑块作用前 后总动量不变，均为 0。解析：(1)a、b 离开弹簧后因水平方向不再受外力作用，所以均做匀速直线运动，在离开弹簧前 a、b 均做加速运动，a、b 两滑块的第一个间隔都应该比后面匀速时相邻间隔的 长度小。1 x(2)周期 t 0.1 s，v ，由题图知 a、b 匀速时速度分别为 v 0.09 m/s，v 0.06f t a bm/s，分开后 a、b 的动量大小均为 p 0.018 kgm/

16、s，方向相反，满足动量守恒，系统的总a动量为 0。9 (1)d f (2)m l m l m l1 e 1 d 2 f(3)m l m l m l 1 e 1 d 2 f2222a b2222 1解析：由平抛运动的知识可知，设斜面 bc 的倾角为 ，小球从斜面顶端平抛落到斜面1上，两者距离为 l，则 lcosvt，lsin gt可得 vlcosgcos2lsingl2sin由于 、g 都是恒量，所以 v l，v l，所以动量守恒的表达式可以是m l m l m l1 e 1 d 2 f由能量守恒可得 m l m l m l .1 e 1 d 2 f10解析：设摆球 a、b 的质量分别为 m 、m ，摆长为 l，b 球的初始高度为 h ，碰撞