2025版新教材高中物理第1章动量守恒定律4实验：验证动量守恒定律达标检测新人教版选择性必修第一册

4．试验：验证动量守恒定律1．如图是用气垫导轨验证动量守恒定律的试验装置，滑块1的质量m1＝0.20kg，滑块2的右端面固定一小块橡皮泥，其总质量m2＝0.10kg。两滑块上均装有宽度d＝0.50cm的遮光条，在两滑块间合适位置装有光电门1，在滑块2左侧适当位置装有光电门2。将滑块1置于导轨右端，然后用橡皮锤水平敲击滑块1，滑块1经过光电门1，光电计时器显示的时间为0.050s，滑块1与滑块2碰撞后粘在一起，碰撞后滑块2与滑块1先后经过光电门2，光电计时器显示的时间分别为0.068s和0.065s。请回答下列问题：(1)对于滑块1与滑块2组成的系统，碰撞前系统的总动量为_0.020__kg·m/s，碰撞后系统的总动量为_0.022__kg·m/s。(计算结果均保留2位有效数字)(2)由(1)中计算结果可以看出，碰撞前后系统的总动量并不完全相等，你认为产生这一差异的缘由是_气垫导轨右端高__。解析：(1)滑块1通过光电门1的速度v1＝eq\f(d,t1)＝eq\f(0.50×10－2,0.050)m/s＝0.10m/s，碰撞前系统的总动量p＝m1v1＝0.20×0.10kg·m/s＝0.020kg·m/s。滑块1与静止的滑块2碰撞后粘在一起，滑块2通过光电门2的速度v2＝eq\f(d,t2)＝eq\f(0.50×10－2,0.068)m/s≈0.074m/s，碰撞后系统的总动量p′＝(m1＋m2)v2＝(0.20＋0.10)×0.074kg·m/s≈0.022kg·m/s。(2)据题意知，两滑块先后通过光电门的时间变小，说明碰撞后两滑块做加速运动，缘由是气垫导轨右端高，则碰撞前后系统的总动量并不完全相等，产生差异的缘由是导轨不平，右端高，合外力不为0，不符合动量守恒的条件。2．某同学在做“验证动量守恒定律”的试验，装置如图甲所示。(1)须要的测量仪器或工具有_BCDF__。A．秒表 B．天平C．刻度尺 D．重锤E．打点计时器F．圆规(2)正确完成本试验，必需符合的条件是_ABD__。A．两小球碰撞时，球心必需在同一高度上B．斜槽轨道末端必需水平C．入射小球和被碰小球的质量必需相等，且大小相同D．入射小球每次必需从轨道的同一位置由静止滚下(3)某次试验中得出的落点状况如图乙所示，忽视本次试验的误差，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为_19∶5__。(4)对本试验产生误差的主要缘由，表述正确的是_AD__。A．碰撞前入射小球的速度方向与碰撞后两小球的速度方向不在同始终线上B．倾斜部分轨道对入射小球的摩擦C．没有测量高度，无法算出具体的平抛时间D．测量长度的误差解析：(1)BCDF，其中圆规用于找小球的平均落点。(2)ABD正确。两球球心在同一高度、斜槽末端水平，都是保证小球碰后做平抛运动。(3)据动量守恒定律有m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，代入数据有m1×0.2550m＝m1×0.1550m＋m2×0.3800m，解得m1∶m2＝19∶5。(4)两小球必需正碰，所以A正确；轨道不光滑不影响试验数据测量，B错；由于每次做平抛运动高度相同，所以时间相同，所以不须要测时间，C错；测量水平距离时有测量误差，D正确。3．如图甲所示为验证动量守恒定律的试验装置图，小车A前端有固定的撞针，后端拴接纸带，纸带穿过打点计时器(不计纸带和打点计时器之间的摩擦力)，小车B右端粘有橡皮泥。接通打点计时器电源，轻推一下小车A，小车A做匀速运动，然后与静止的小车B发生碰撞后一起运动，已知打点计时器打点频率为50Hz。(1)平衡摩擦力过程中，轻推小车A打出的纸带如图乙所示，说明长木板垫_低__了(选填“高”或“低”)。(2)平衡摩擦力后，打出的纸带如图丙所示，已知小车A的质量为m1＝0.3kg，小车B的质量为m2＝0.2kg，则碰撞前系统的总动量为_0.456__kg·m/s，碰撞后系统的总动量为_0.455__kg·m/s，由此可以得到的结论是_在误差允许范围内，系统的动量守恒__。(结果均保留3位有效数字)解析：(1)由图乙所示纸带可知，轻推小车A加速后，小车A并没有做匀速运动，而是减速运动，说明平衡摩擦力时长木板垫低了。(2)因f＝50Hz，则打点时间间隔T＝eq\f(1,f)＝0.02s，由图丙知，x1＝15.20cm＝0.1520m，x2＝9.10cm＝0.0910m则碰撞前小车A的速度v1＝eq\f(x1,5T)＝eq\f(0.1520,5×0.02)m/s＝1.52m/s碰撞后小车A和小车B一起运动的速度为v2＝eq\f(x2,5T)＝eq\f(0.0910,5×0.02)m/s＝0.91m/s碰撞前系统的总动量：p＝m1v1＝0.3×1.52kg·m/s＝0.456kg·m/s，碰撞后系统的总动量：p′＝(m1＋m2)v2＝(0.3＋0.2)×0.91kg·m/s＝0.455kg·m/s，在误差允许范围内p＝p′，即在误差允许的范围内，系统的动量守恒。4．(2024·河南南阳高二检测)用如图所示的装置可以验证碰撞中的动量守恒，AB为竖直面内末端水平的轨道，斜面顶端与B端平齐。试验时先让质量为m1的球从斜槽上某一固定位置A由静止起先滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落到斜面上的E点；再把质量为m2的球放在水平轨道末端，让m1球仍从位置A由静止滚下，m1球和m2球碰撞后分别落到斜面上的D、F点，图中D、E、F到抛出点B的距离分别为LD、LE、LF。(1)试验中造成误差的可能状况有_AC__(填选项前的字母)。A．线段BE、BD、BF长度的测量B．轨道不光滑C．轨道末端不水平D．轨道末端到对应点的竖直高度未测量(2)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为m1eq\r(LE)＝m1eq\r(LD)＋m2eq\r(LF)(用题中所给的已知字母表示)。解析：(1)线段长度的测量存在偶然误差，对试验结果可能产生误差，故A正确；只要每次都在轨道同一位置静止释放质量为m1的球，就可以保证碰撞前速度大小相等，轨道是否光滑对本试验无影响，故B错误；本试验是用平抛运动规律间接测量速度，若轨道末端不水平，就不是做平抛运动，对试验结果会造成误差，故C正确；本试验斜面倾角确定，不须要测量高度的具体值(证明见下面解析)，故D错误。(2)设斜面倾角为θ，对于平抛运动有：x＝Lcosθ＝v0t；h＝Lsinθ＝eq\f(1,2)gt2；解得：v0＝eq\r(\f(gLcos2θ,