新教材适用高中物理第一章动量守恒定律4.实验：验证动量守恒定律课后习题新人教版选择性必修第一册

.试验:验证动量守恒定律基础巩固1.利用气垫导轨做验证动量守恒定律的试验时,不须要测量的物理量是()A.滑块的质量 B.挡光时间C.挡光片的宽度 D.滑块移动的距离答案:D解析:依据试验原理可知,滑块的质量、挡光时间、挡光片的宽度都是须要测量的物理量,其中滑块的质量用天平测量,挡光时间用数字计时器测量,挡光片的宽度可事先用游标卡尺测量;只有滑块移动的距离不须要测量,故选项D正确。2.(多选)在利用气垫导轨做验证动量守恒定律的试验中,哪些因素可导致试验误差()A.导轨安放不水平B.滑块上挡光板倾斜C.两滑块质量不相等D.两滑块碰后连在一起答案:AB解析:导轨不水平,滑块速度将会受重力影响,A项可导致试验误差;挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段滑块通过的位移,导致速度计算出现误差,B项可导致试验误差。3.验证动量守恒定律的试验中,入射小球m1=15g,原来静止的被碰小球m2=10g,由试验测得它们在碰撞前后的x-t图像如图所示,由图可知,入射小球碰撞前的m1v1是,入射小球碰撞后的m1v1'是,被碰小球碰撞后的m2v2'是。由此得出结论

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答案:0.015kg·m/s0.0075kg·m/s0.0075kg·m/s在误差允许范围内,碰撞过程中mv的矢量和守恒解析:由题图可知碰撞前m1的速度大小v1=0.故碰撞前m1v1=0.015×1kg·m/s=0.015kg·m/s碰撞后m1的速度大小v1'=0.3-m2的速度大小v2'=0.35-故m1v1'=0.015×0.5kg·m/s=0.0075kg·m/sm2v2'=0.01×0.75kg·m/s=0.0075kg·m/s可知m1v1=m1v1'+m2v2',在误差允许范围内,碰撞过程中mv的矢量和守恒。4.利用如图所示的试验装置,验证动量守恒定律,由于小球的下落高度是定值,所以,小球落在地面上的水平位移就代表了平抛运动时水平初速度的大小,这样碰前速度和碰后速度就可以用平抛运动的水平位移来表示。(1)(多选)为了试验尽量精确,以下要求正确的是。

A.入射小球的半径应当大于被碰小球的半径B.入射小球的半径应当等于被碰小球的半径C.入射小球每次应当从斜槽的同一位置由静止滑下D.斜槽末端必需是水平的(2)(多选)关于小球的落点,下列说法正确的是。

A.假如小球每次从斜槽的同一位置由静止滑下,重复几次的落点肯定是完全重合的B.由于偶然因素存在,重复操作时小球的落点不会完全重合,但是落点应当比较密集C.测定落点P的位置时,假如几次落点的位置分别为P1,P2,…,Pn,则落点的平均位置lOP=lD.尽可能用最小的圆把各个落点圈住,这个圆的圆心位置就是小球落点的平均位置答案:(1)BCD(2)BD解析:(1)只有两个小球的半径相等,才能保证碰后小球做平抛运动,所以A错误,B正确;入射小球每次应当从斜槽的同一位置由静止滑下,才能使得小球做平抛运动的落点在同一位置,所以C正确;斜槽末端必需水平也是保证小球碰后做平抛运动的必要条件,所以D正确。(2)为了提高试验的精确性,须要重复多次,找到小球做平抛运动落点的平均位置,只有这样,才能有效减小偶然误差,因此B、D选项正确。5.在用气垫导轨做验证动量守恒定律试验时,左侧滑块质量m1=170g,右侧滑块质量m2=110g,挡光片宽度为s=3.00cm,两滑块之间有一压缩的弹簧片,并用细线连在一起,如图所示。起先时两滑块静止,烧断细线后,两滑块分别向左、右方向运动。挡光片通过光电门的时间分别为Δt1=0.32s,Δt2=0.21s,则两滑块的速度分别为v1'=m/s,v2'=m/s。烧断细线前m1v1+m2v2=kg·m/s,烧断细线后m1v1'+m2v2'=kg·m/s。可得到的结论是

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答案:0.094-0.14302.5×10-4在试验误差的允许范围内,m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'解析:取向左方向为正,两滑块速度v1'=sΔt1=v2'=-sΔt2=-烧断细线前两滑块静止,所以m1v1+m2v2=0烧断细线后m1v1'+m2v2'=(0.170×0.094-0.110×0.143)kg·m/s=2.5×10-4kg·m/s,在试验误差的允许范围内,m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。6.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试验,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匀称分布着肯定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气,压缩空气会从小孔中喷出,使滑块稳定地漂移在导轨上,如图乙所示,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。甲乙丙丁(1)下面是试验的主要步骤:①安装好气垫导轨,调整气垫导轨的调整旋钮,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和弹射架并固定在滑块1的左端,调整打点计时器的高度,直至滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向;④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的弹射装置;⑤把滑块2(所用滑块1、2如图丙所示)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④⑤⑥,选出较志向的纸带如图丁所示;⑧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。(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点,通过计算可知,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缘由是

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答案:(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200.618(3)纸带与打点计时器的限位孔间有摩擦解析:(2)相互作用前滑块1的速度v1=0.20.1m/s=2m/s,其质量与速度的乘积为0.310kg×2m/s=0.620kg·m/s。相互作用后滑块1和滑块2具有相同的速度v=0.1680.14m/s=1.2m/s,其质量与速度的乘积之和为(0.310kg+0实力提升1.一同学设计了下面验证动量守恒定律的方案:在一块短木板上钉两条剖成两半的铅笔(除去笔芯)作为滑槽。把一条轻竹片弯成“∩”形,中间用细线拴住成为竹弓,将它置于短板上的滑槽里,紧挨竹弓两端各放置一个小球,如图所示。试验时,把这套装置放在桌子的一角上。在木板两头的地上各铺放一张白纸并盖上复写纸。用火柴烧断细线,竹弓马上将两小球弹出,小球落在复写纸上,在白纸上打出两个印痕。(1)须要测量的量是。

A.两小球的质量m1、m2及抛出的射程x1、x2B.球抛出的高度hC.球下落的时间tD.细线的长度l(2)若等式[用(1)中的相关字母符号表示]成立,则表明系统动量守恒。答案:(1)A(2)m1x1=m2x2解析:(1)在验证动量守恒定律的试验中应测两小球的质量和作用前后的速度。已知两小球初速度为0,竹弓弹开后两球都做平抛运动,下落的高度相同,所以两小球在空中飞行的时间相同,而水平射程x=vt,即x∝v,所以可以用水平射程代表速度,A正确。(2)若0=m1x1-m2x2,即m1x1=m2x2成立,则表明两小球和竹弓组成的系统动量守恒。2.用如图所示的装置探究碰撞中的不变量,质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点,质量为mB的钢球B放在小支柱N上,离地面高度为h,O点到A球球心的距离为l,使悬线在A球静止释放前伸直,且线与竖直方向的夹角为α,A球释放后摆到最低点时恰好与B球正碰,碰撞后,A球把轻质指示针OC推移到与竖直方向夹角为β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α角度不变,多次重复上述试验,白纸上记录到多个B球的落地点。(1)图中s应是B球初始位置到的水平距离。

(2)试验中须要测量的物理量有哪些?(3)试验中不变量遵循的关系式是怎样的?答案:(1)落地点(