最新版高考物理第七章动量第4讲实验验证动量守恒定律检测.doc

1、第4讲 实验：验证动量守恒定律基础巩固1.（2017北京丰台二模，19）如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即验证两个小球在水平轨道末端碰撞前后的动量守恒。入射小球质量为 m,被碰小球质量为 m。O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m多次从倾斜轨道上 S位置静止释放，找到其平均落地点的位置，并记下此 位置距。点的距离。然后把被碰小球m2静止于水平轨道末端，再将入射小球 m从倾斜轨道上 S位置静止释放，与小球m2相撞，多次重复此过程，并分别找到它们平均落点的位置距。点的距离。则下列说法正确的是（）A.实验中要求两小球半径相等，且满足m<m2B.实验中要求倾斜轨

2、道必须光滑C.如果等式mx3=mxi+mx2成立，可验证两小球碰撞过程动量守恒D.如果等式m号=m/+mE成立，可验证两小球发生的是弹性碰撞2.（2016北京海淀二模,19）某同学用半径相同的两个小球a、b来研究碰撞问题，实验装置示意图如图所示Q点是小球水平抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时，先让入射小球a多次从倾斜轨道上的某一确定位置由静止释放，从水平轨道的右端水平抛出，经多次重复上述操作，确定出其平均落地点的位置P;然后，把被碰小球b置于水平轨道的末端，再将入射小球a从倾斜轨道上的同一位置由静止释放，使其与小球b对心正碰，多次重复实验，确定出a、b相碰后它们各自的平均落地点的位置M N;

3、分别测量平抛射程OM。西口 OR已知a、b两小球质量之比为 6 ： 1,在实验误差允许范围内，下列说法中正确的是（）O M P NA.a、b两个小球相碰后在空中运动的时间之比为OM ONB.a、b两个小球相碰后落地时重力的瞬时功率之比为6OM ONC.若a、b两个小球在碰撞前后动量守恒 ，则一定有6ON=6OM+OPD.若a、b两个小球的碰撞为弹性碰撞 ，则一定有 OP+OM=ON3.2016北京顺义一模，21(1)在用如图甲所示的装置研究碰撞中的动量守恒的实验中：用游标卡尺测 量直径相同的入射球与被碰球的直径，测量结果如图乙所示，则球的直径为 cmo实验中小球的落点情况如图丙所示,入射球A与

4、被碰球B的质量比m : dib=3 : 2,则实验中碰撞结束时刻两球动量大小之比Pa ： p b=4.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，气垫导轨装置如图甲所示，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。鼻射架潜规I斜快2 钟攀d f %一、字轨标尺W一i ，一4 16.H> 4： in 卜2Q.0 cai*|乙(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

5、水平；向气垫导轨空腔内通入压缩空气；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(未画出)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；关闭电源，取下纸带，重复步骤，选出理想的纸带如图乙所示；测得滑块1的质量为310 g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 go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 k

6、g - 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:综合提能1.（2017北京昌平二模，19）某同学用图甲所示的实验装置验证碰撞中的动量守恒定律，他用两个完全相同的小钢球A、B进行实验，首先该同学使球 A自斜槽某一高度由静止释放，从槽的末端水平飞出，测出球A落在水平地面上的点P与球飞出点在地面上竖直投影O的距离Loe然后该同学使球 A自同一高度由静止释放，在槽的末端与静止的球 B发生非对心弹性碰撞，如图乙。碰撞后两球向不同方向运动，测出两球落地点M N与O点间的距离Lou Lon该同学多次重复上述实验过程，并将测量值取平均值。在忽略小球半径的情况下，对该实验

7、的结果，分析正确的是（）甲乙A.L of=Loi+LonB :：，+ ;，B. =+C.OM ON与OP间的夹角大小一定相等D.OM与ON间夹角大小与两球碰撞的方向有关（图中小球半径相同、2.（2017北京朝阳二模,19）若采用图甲、乙所示两种实验装置来验证动量守恒定律质量均已知，且m>nB,B、B'两点在同一水平线上 ，下列说法正确的是（）A.采用图甲所示的装置，必需测量OB OM OP和ON的长度B.采用图乙所示的装置，必需测量OB B'N、B'P和B'M的长度C.采用图甲所示的装置，若mA ON=mOP+ m - OM则表明此碰撞动量守恒D.采用图乙

8、所示的装置，若'a=营k+''",则表明此碰撞机械能也守恒3.A、B两物体在一水平长直气垫导轨上相碰，碰撞前物体 A做匀速直线运动，B静止不动，频闪照相机每隔0.1 s闪光一次，连续拍照5次，拍得如图所示的照片,不计两物体的大小及两物体碰撞过程所用的时间，则由此照片可判断（）0 团 回团回国固1 -IIT_1 -IT-1 I1 1 -I-I-T-T10 20 30 « 50 60 7fl HC W IfDllO I2D 130 IO 1501（0170A.第四次拍照时物体 A在100 cm处B.第四次拍照时物体 A在80 cm处C.mA: ihb=3

9、 ： 1D.mA: iub=2 ： 14.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）（多选）本实验必须测量的物理量是 。（填序号字母）A.斜槽轨道末端到水平地面的高度HB.小球a、b的质量m、mbC.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。点到A B、C各点的距离 OA OB OCF.a球的固定释放点到

10、斜槽轨道末端水平部分间的高度差h（2）根据实验要求，ma m）（填“大于”、“小于”或“等于”）。（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 做分析）(4)为测定未放小球b时，小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻线跟记录纸上的。点对齐，如图给出了小球a落点附近的情况，由图可得。B间的距离应为cm。(5)按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是 答案精解精析基础巩固1 .D 实验中，小球要对心碰撞，小球m撞过小球 位后一起向前运动，所以m>m,A错。实验中对倾斜轨道 是否光滑无要求，B错。若mx2=mxi+mx3成立，可验证动量守恒，C错

11、。2 .D两小球碰后均做平抛运动，下落高度h相同,史因为 W=h,所以t相同,A项错误；落地时重力的功率 PG=mgv,v y相同，所以Pg相同，所以B项错误；由动量守恒有 ma OP=m, ON+m- OM,6 - OP=6- OM+G®,所以 C项错误；两小球发生弹性碰撞，动能守恒1 I1AoP=% - ON+ 2ma - OM,6 - OF2=ON+6 - OM©,联立式可得 OP+OM=ON,D正确。3 .，答案2.14 1 ： 2。解析 游标卡尺的读数为：21 mm+4X 0.1 mm=21.4 mm=2.14 cm;根据图中数据，可知碰撞结束时刻Pi 1 OAT

12、 313 jQ 313 5Q1由竹钻-力日 NLLz 必 Pff fflfi * "jIi Zx/4Z. 64-3f 2. .42. 62 14 Z两球的动重之比为 ：=X = X=。4 .答案 (1)接通打点计时器的电源放开毛t块1 (2)0.6200.618(3)纸带与打点计时器限位孔间有摩擦解析(1)实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块1。(2)作用前系统的总动量为滑块1的动量p0=mv00. acV0=01 m/s=2 m/s,p 0=0.310X2 kg m/s=0.620 kg m/s口一1他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,

13、v= °-14m/s=1.2 m/s,p=(m 1 +m2)v=(0.310+0.205) x 1.2 kg m/s=0.618 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间有摩擦。综合提能_ 工. j 2 - j j1.B 两小钢球弹性碰撞，动量守恒，能量无损失。两球发生非对心弹性碰撞 产m= mvA+mv旨，二者均从同一高度做平抛运动，飞行时间相等，可以在方程两边同乘以t2,可得3户=台加+"。因为VA、VA'、VB'不共线,因此A项中方程不成立。A球碰与之质量相等的 B球，两小球在球心连线方向交换速度,于是B球沿碰撞时两小球球心连线方

14、向运动；A在球心连线方向获得 B原来的速度（为零），所以沿两小球碰撞时公切线方向运动,所以两小球碰后速度方向垂直 ，OM与ON间夹角为90° ,OM ON与OP间的夹角大小不一 定相等。2.D 甲图中，球在空中做平抛运动的水平速度可分别表示为、'和：，因在空中飞行时间相等，故可用OM。刖ON的长度代表水平速度，而不需测量时间，所以A项错误；甲图中，单独释放A球时落点为P,A与B碰后A的落点为M,而B的落点为N,故验证动量守，ff的方程为OP=m OM+m- ON故C项错误；图I鹭r卜E F上.父M乙中由H=gt2可得A单独飞行时的水平速度大小va=i1,A与B碰后A的水平速度

15、大小 vh、-，而B3,I11的水平速度大小VB'= 3，",验证动量守恒的方程可简化为01*/ =以'后出+傕'宣N，故B项错误；图1111111 1 1-_ . -_乙中，若碰撞过程的机械能守恒，则有"W"，联立和可得*/' = *+*,故D 项正确。3 .A 碰撞前，物体A做匀速直线运动，可以知道，物体A在第三次拍照时在 90 cm处，第四次拍照时在1005 D 4Ccm处，第五次始照时在 80 cm处。碰撞前，A的速度大小为V0= ' 一一 m/s=4 m/s,方向向右。碰撞后,A上/ 0. 2CAl, o. 2C的

16、速度大小为 va= ' =C 1 m/s=2 m/s,方向向左,B的速度大小为 vb= ' = 一 m/s=2 m/s,方向向右。取向 右为正方向，根据动量守恒定律得：mAV0=-mAVA+mVB,代入数据得：mAX 4 m/s= -mAX 2 m/s+mBX 2 m/s,得:mA : iub=1 : 3。4 .答案BE （2）大于 （3）b球先落地，对实验结果无影响（4）45.95（45.9345.98之间均正确）（5）ma - OB=m- OA+m- OC解析 （1）必须测量的物理量有两小球的质量m、mb,各落地点A、B C至IJO点的距离OA OB OC,故B、E正确。(2)为使