2020届高考高三二轮复习实验培优练：验证动量守恒定律

1、2020g高考高三二轮复习实验培优练：验证动量守恒定律、实验题1.某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律及平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数的实验.在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，水平平台上 A点右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为粗糙水平面，当地重力加速度大小为g.采用的实验步骤如下：A.在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；B.用天平分别测出小滑块 a (含挡光片)和小球 b的质量mC.在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧，静止放置在平台上：D.烧断细线后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动：E.记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间 At:F.滑块a

2、最终彳在C点(图中未画出)，用刻度尺测出 AC之间的距离SaG.小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离 sb;H.改变弹簧压缩量，进行多次测量.(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为 mm(2)该实验要验证 动量守恒定律：则只需验证两物体a、b弹开后的动量大小相等，即 a的动量大小 等于b的动量大小 (3)改变弹簧压缩后，多次测战后，该实脸小组得到小滑块H的Su与 一T关系图象如图丙所示，图象的斜率为k, (A疗则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为 用上述实验数据字母表示)2.用如图

3、甲所示的装置验证动量守恒定律，小车P的前端粘有橡皮泥，后端连接通过打点计时器的纸带，在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力，推一下小车P,使之运动，与静止的小车 Q相碰粘在一起，继续运动。(1)实验获得的一条纸带如图乙所示，根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得各点段来计算小车P的碰前速度。到起点A的距离。根据碰撞前后小车的运动情况，应选纸带上(2)测得小车P (含橡皮泥)的质量为 mi,小车Q (含橡皮泥)的质量为如果实验数据满足关系式可验证小车 P、Q碰撞前后动量守恒。(3)如果在测量小车P的质量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰前的动量与系统碰后的动量相比，将.(填偏大'

4、;或偏小'或相等3.如图甲，某实验小组采用常规方案验证动量守恒定律。实验完成后，该小组又把水平木板改为竖直木板再次实(1若采用图甲所示的装置，实验中还必须测量的物理量是 。(2若采用图乙所示的装置，下列说法正确的是 。A必需测量 B' Q BN BP和BM的距离B.必需测量 B Z B' P和B' M的距离LY,一病+法衣明此碰撞动守恒0和赢=岛+焉, 励量守恒4.某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图 1所示,勺轨标尺调步族机弹射架滑块2弹射架验，如图乙所示。图中小球半径土相同、质量均已知，且m>RB, R B&#

5、39;两点在同一水平线上。(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越过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；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 ，选出较理想的纸带如图2所示：/ TT *7，L卜二 卜 20.0 e'图2测得滑块1 (包括撞针)的质量为310g滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g试完善实验步骤 的内容

6、.(2)已知打点计时器每隔 0.02S丁一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为 kg?m/s两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为 kg?m/S保留三位有效数字).(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是： 5.为验证两小球碰撞过程中动量守恒”某同学用如图的装置进行如下的实验操作：、先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处然后让木板绕与地面交点向右转动一定角度然后固定木板，使小球a从斜槽轨道上某固定点 A处静止释放撞到木板井在白纸上留下点迹Pi;、然后把半径相同的小球 b静止放在斜槽轨道水平段的最右端B点,让小

7、球a仍从原固定位置由静止开始滚下，与小千b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹M和N、用天平测得a、b两小球的质量分别为 m、mb；、该同学建立一个直角坐标系，如图所示，并将刻度尺测得的数据标在坐标纸上，坐标值为 B(O,h),P,y),M(x2),N(xy)(1落实验中所选用的两小球质量关系为mabm ">或“'<”)(2力球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，这对实验结果 填(会'或不会"产生误差。6.某同学利用如下实验装置研究物体m和m碰撞过程中守恒量。实验步骤如下:应如图所叮I格白纸、竟写龊固定在蛉削放置的木条上.用来妃录实验中球仍、球南工与木

8、条的撞击点.将木条鬟宜？在轨道末箱右何并与轨道接触，让小球网从斜轨上A点由群I上择成，撞击点为将木条平移到国中所示位置.小球叫从斜轨上餐点由静止择放,确定落点为图中尸点.(1)下列说法正确的是A.该实验要求入射小球的质量应大于被碰小球的质量B.该实验要求入射小球和被碰小球必须是金属材质C.该实验通过测量入射小球从斜槽上由静止释放的高度h得到小球碰撞前的速度D.该实验通过测量小球做平抛运动的竖直位移间接得到小球碰撞前后的速度(2)实验时先使入射小球从余槽上某一固定位置S多次由静止释放，落到位于水平地面的记录纸上并留下痕迹,从而确定P点的位置；再把被碰小球放在水平槽末端，让入射小球仍从位置S多次由

9、静止释放，跟被碰小球碰撞后,0球版,群止股苗在水平槽的末端，将小球叫从斜轨1： A点由静止杆放.使它们发生碰癌，确定球叫知不用、相撞后的落.点.割肉犷与认E M荐支的高度差分别为、k 瓦.根据该同学的实验，问答下列问题:(1)两小球的质量关系为 mm_ (填“>"或=)<”(2)步骤中，小球m的落点为图中的工小球m2的落点为图中的(3)若再利用天平测量出两小球的质量分别为m、m2,则满足7.某同学用图甲所示的装置验证动量守恒定律。图中AB为斜槽，BC为水平槽。两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，从而确定Mk N点的位置。实验中，确定 P点位置时多次落点的痕迹如图乙所示，

10、刻度尺的零刻线与。点对齐，则OP=cm记求flE乙(3)该实验若要验证两小球碰撞前后的动量是否守恒，需要分别测量记录纸上M点距。点的距离Lom P点距O点的距离Lop N点距。点的距离Lon除此之外，还需要测量的物理量是，需要验证的关系式为虫中涉及需要测量的物理量请用自己设定的字母表示)。8.某实验小组利用如图所示的装置验证碰撞过程中的动量守恒和探究 碰撞过程中的动能是否守恒水平的气垫导轨上有两滑块 A B,滑块A上有宽度为d的遮光板；滑块 B上固定一支架，支架上水平固定一内壁光滑左侧开 口的细薄金属直管，金属管右侧用金属板封闭，管内靠近金属板处静置一金属小球。气垫导轨通气后利用右侧挡板上的弹

11、射装置将滑块 A向左弹出，测得滑块 A第一次经过光电门的时间为 ti,后与静止的滑块 B相碰，碰后滑块 B 和小球一起向左滑动滑块 A向右运动。滑块 A第二次通过光电门的时间为 t2,滑块B与左侧挡板刚接触时，立即被安装的锁止装置锁止，同时金属管中的小球沿管壁飞出落在水平地面上的。点(图中未画出)。用天平称量出滑块A包括遮光板的总质量 M、滑块B包括支架、金属管)的总质量M小球白质量m,重力加速度为g。请回答以下问题：(1)除了题中已给出的物理量还需用刻度尺测出的物理量及符号是 (2)小球离开金属管口日的速度大小为 (3)要验证碰撞过程中的动量守恒，本实验需要验证的表达式为 (4)要进一步探究

12、碰撞过程中的动能是否守恒，需要比较表达式与表达式在误差允许范围内是否相等。9.某同学用如图所示的装置做 验证动量守恒定律实验.先将小球1从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复 10次；再把另一小球 2放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止，让小球 1 仍从原固定点由静止开始滚下，且与小球 2相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次.A B C为三个落点的平均位置， 。点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点.实验中空气阻力的影响很小，可以忽略不计.(1)在本实验中斜槽轨道(填选项前的字母)A.必须光滑B.可以不光滑(2)实验中应该选择两个合适的小球进行实验

13、两个小球的半径(填相同'或不同应该选择下列哪组小球 A.两个钢球B. 一个钢球、一个玻壬球C.两个玻璃球(3)斜槽末端没有放置被碰小球2时，将小球1从固定点由静止释放.若仅降低斜槽上固定点的位置，那么小球的落地点到。点的距离将 不变')，若仅增大小球1的质量，小球仍以相同的速度从斜槽末端 飞出，那么小球的落地点到 。点的距离将 填(改变"或不变”).(4)在安装实验装置的过程中，使斜槽轨道末端的切线水平，小球碰撞前与碰撞后的速度就可以用小球飞出的水平距离来表示，其原因的是 A.小球都是从同一高度飞出，水平位移等于小球飞出时的速度B.小球都是从同一高度飞出，水平位移与小

14、球飞出时的速度成正比C.小球在空中的运动都是匀变速曲线运动，而且运动的加速度都相同(5)本实验必须测量的物理量是 A.斜槽轨道末端到水平地面的高度HB.小球1和小球2的质量m、m2C.小球1的释放位置到斜槽轨道末端的高度hD.记录纸上。点至IJ A、B C各点的距离 OA OB OC(6)斜槽末端没有放置被碰小球2时，小球1的落点为B点，放置被碰小球 2后，小球2的落点为C点.假设两小球发生的是弹性碰撞，试论证：当小球1碰后的速度方向未改变时，C点必在B点的前方. 10某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。在离地面高度为h的光 滑水平桌面上，放置两个小球a和h其中，b与轻弹簧紧挨着但

15、不栓接，弹簧左侧固定，自由长度时离桌面右边缘足够远，起初弹簧被压缩一定长度并锁定。a放置于桌面 边缘，球心在地面上的投影点为。点。实验时，先将 a球移开，弹簧解除锁定，b沿桌 面运动后水平飞出。再将 a放置于桌面边缘，弹簧重新锁定。解除锁定后，b球与a球 发生碰撞后，均向前水平飞出。重复实验10次。实验中，小球落点记为A、B QO量为ma半彳仝为ra； bmb,半径为rb。b球与a球发生碰撞后，均向前水平飞出，则A. ma<nb, ra=ib:B.冲板a<bC.三瓦本4验中必须"测量的ma>ma, ra=bD. m>mb, ra>ib(2为了验证动量物理

16、 量有A.小球a的质量ma和小球b的质量mbB.小球飞出的水平距离 XOA xob xocC.桌面离地面的高度 hD.小球飞行的时间(3关于本实验的实验操作，下列说法中不正确的是 A重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同B.重复操作时发现小球的落点并不完全重合，说明实验操作中出现了错误C.用半径尽量小的圆把 10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置D.仅调节桌面的高度，桌面越高，线段 OB的长度越长 (4在实验误差允许的范围内，当所测物理量满足表达式： 即说明碰撞过程遵循动量守恒。(用题中已 测量的物理量表布)(5该同学还想探究弹簧锁定时具有的弹性势能，他测量了桌面离地面的高度h

17、,该地的重力加速度为g,则弹簧锁定时具有的弹性势能 &为 (用题中已测量的物理量表示)11.在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示，& b是两个半径相等的小球，按照以下步骤进行操作在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，使小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹 Q将木板水平向右移动一定距离并固定，在使小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B;把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球 b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C（1）为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量ms m2

18、间的关系是（2）完成本实验，必须测量的物理量有 -A.小球a开始释放的高度hB.木板水平向右移动的距离 lC. A球和B球的质量mr m2D.。点到A B C三点的距离分别为 y、y y（3）若动量守恒，则需要验证的表达式为 （用所测量的已知量表示）12某科学探究小组的同学用图示装置研究碰撞中的动量守恒，实验中使用半径相等的两小球A和B,实验的主要步骤如下：2球从木板InA .用天平测得 A、B两球的质量分别为 ml、m2B.如图所示安装器材，在竖直木板上记下。点（与置于C点的小球球心等高），调节斜槽使其末端切线水平C.在末端C处先不放球B,将球A从斜槽上的适当高度由静止释放，球A抛出后撞在木

19、板上的平均落点为PD.再将球B置于C点，让球A从斜槽上同一位置静止释放，两球碰后落在木板上的平均落点为M NE.用刻度尺测出三个平均落点到。点的距离分别为hMK hR hN回答下列问题：（1的减小实验误差，A B两球的质量m、m2应满足的大小关系是 mi 2蟆“大于”、“等于”或“小于”）;（2止述实验中，碰后 B球的平均落点位置应是 填"M'或"N'）;（3用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式_就能说明两球碰撞前后动量是守恒的.13某同学用图所示的碰撞实验装置研究直径相同的两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。解决这一问题。在实验中小球速度不易测量

20、，可通过仅测量A.小球做平抛运动的时间B.小球做平抛运动的水平距离C.小球做平抛运动的初始高度D.小球释放时的高度图中PQ是斜槽，Q曲水平槽，R为水平槽末端。利用铅垂线在记录纸上确定R的投影点Q实验日先使 A球从斜才t上G处由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹；此后，再把B球放在R处，将A球再从G处由静止释放，与 B球碰撞后在记录纸上分别留下 A、B两球落点痕迹。由测量可知，碰撞前A球做平抛运动的水平距离为 两；碰撞后，A、B两球做平抛运动的水平距离分别为X、/ 用天平称量 A B两球的质量分别为mA、rntjo若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表布为 （用题目给出的物理量符

21、号表不）。14如图，用 碰撞实验器 何以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。Q M P N（1疾验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量 填选项前的符号），间接地解决这个问题。A小球开始释放高度 hB.小球抛出点距地面的高度 HC.小球做平抛运动的射程（2圈中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先将入射球mi多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置 P,测量平抛射程 OP然后，把被碰小球 3静止于轨道的水平部分，再将入射小球mi从斜轨上S位置由静止释放，与小球 m2相撞，并多次重复。（小球质量关系满足 m>mr）接下来要完成的必要步骤是。（填选项前的符号）A.用天平测量两个小球的质量mi、m2B.测量小球mi开始释放高度hC.测量抛出点距地面的高度 HD