《高考备考指南 理科综合 物理》课件-实验7

第六章实验七1．(多选)(2017届红桥二模)在“碰撞中的动量守恒”实验中，仪器按要求安装好后开始实验，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分，在白纸上记录下重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、B、C，如图所示，设入射小球和被碰小球的质量依次为m1、m2，则下列说法中正确的有()A．第一、二次入射小球的落点依次是A、BB．第一、二次入射小球的落点依次是B、AC．第二次入射小球和被碰小球将同时落地D．m1AB＝m2OC【答案】BCD【解析】入射小球和被碰小球相撞后，被碰小球的速度增大，入射小球的速度减小，碰前碰后都做平抛运动，高度相同，落地时间相同，所以B点是没有碰时入射小球的落地点，A点是碰后入射小球的落地点，C点是碰后被碰小球的落地点，故A错误，B正确；碰后都做平抛运动，竖直高度相同，所以第二次入射小球和被碰小球将同时落地，故C正确；小球做平抛运动，高度决定时间，故时间相等，设为t，则有OB＝v10t，OA＝v1t，OC＝v2t，被碰小球碰撞前静止，即v20＝0，根据动量守恒得m1v10t＝m1v1t＋m2v2t，即m1OB＝m1OA＋m2OC，所以m1AB＝m2OC，故D正确．故选B、C、D.2．(2017届石家庄校级一模)如图，某同学利用验证碰撞中的动量守恒实验装置．探究半径相等的小球1和2的碰撞过程是否动量守恒，用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2，且m1＞m2，按下述步骤进行了实验：安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重垂线所指的位置O.第一步：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上，重复10次，用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置．第二步：把小球2放在斜槽前端边缘处，让小球1从A点由静止滚下；使它们碰撞并落在地面上．重复10次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置．第三步：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段OD、OE、OF的长度，分别为LD、LE、LF.(1)小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的______点，m2的落点是图中的______点．(2)用测得的物理量来表示，只要满足关系式________________，则说明两小球的碰撞过程动量守恒．(3)实验中有关操作和描述正确的是________．A．用质量大的球去碰质量较小的球，目的是使被碰球飞行距离更远，可减小测量误差B．调整斜槽末端水平，目的是使两球能发生对心碰撞C．让入射球从同一位置释放，目的是保障每次碰撞前小球的动量都相同D．碰撞后两球的动能之和总会小于碰前入射球的动能，是因为斜槽摩擦力做负功造成的【答案】(1)DF(2)m1LE＝m1LD＋m2LF(3)C【解析】(1)小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的D点，m2的落点是图中的F点．(2)由于小球平抛运动的时间相等，小球1不发生碰撞时落点在E点，则不发生碰撞时离开斜槽末端的速度为vE＝eq\f(LE,t)，同理知，落在D点的速度vD＝eq\f(LD,t)，落在F点的速度vF＝eq\f(LF,t)，根据动量守恒知，m1vE＝m1vD＋m2vF，可知只要验证m1LE＝m1LD＋m2LF即可．(3)用质量大的球去碰质量较小的球，目的是碰撞小球不发生反弹，故A错误．调整斜槽末端水平，目的是保证小球做平抛运动，故B错误．让入射球从同一位置释放，目的是保障每次碰撞前小球的动量都相同，故C正确．碰撞后两球的动能之和总会小于碰前入射球的动能，是因为碰撞的过程中有能量损失，与摩擦力做功无关，故D错误．故选C.3．(2017届丰台二模)如图所示，用“碰撞实验器”可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．(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，为完成实验需满足________．A．m1＞m2，r1＞r2 B．m1＞m2，r1＜r2C．m1＞m2，r1＝r2 D．m1＜m2，r1＝r2(2)实验中，不容易直接测定小球碰撞前后的速度，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．小球做平抛运动的水平位移(3)图中O点是小球抛出点在地面上的竖直投影，实验时，先让入射小球多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置．然后把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，再将入射小球从斜轨上S位置由静止释放，多次重复，并找到碰撞后两球落点的平均位置．用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，若满足关系式____________，则两球碰撞前后系统动量守恒．【答案】(1)C(2)C③m1OP＝m1OM＋m2ON4．(2017年滨州校级一模)如图甲所示的装置可用于验证动量守恒定律．斜槽轨道固定在水平桌面上，在其一侧竖直放置一贴有坐标纸的屏，坐标纸上小方格的边长l＝9mm，让小球每次从F点由静止释放，从轨道末端水平抛出，(1)实验中，让小球A从F点由静止释放，从末端水平抛出，通过频闪照相测得小球A到达轨道末端时的速度vA＝0.50(2)把直径与A球相同的B球(mA＞mB)放置在水平高低末端，同样让A球从F点由静止释放，两球相碰后，都从轨道末端水平抛出，用频闪照相方式记录了它们运动过程的各四个点如图乙所示．碰后A小球做平抛运动的初速度的计算式为vA′＝________，vB′＝__________.(用l、g表示)(3)要验证A、B两球碰撞过程中系统动量守恒，应该有________________，等式在实验允许误差范围内成立(用题目中给出的字母符号表示)，若此等式成立，则A、B小球的质量之比为________．(g取10m/s甲乙【答案】(2)eq\r(gl)2eq\r(gl)(3)mAvA＝mAvA′＋mBvB′3∶1【解析】(2)由图可知，A平抛运动的下落中相邻两点间的水平距离为l，且下落中相等时间内的高度差为l，则由平抛运动竖直方向做自由落体运动，Δh＝l＝gT2，所以T＝eq\r(\f(Δh,g))，则vA′＝eq\f(l,T)＝leq\r(\f(g,l))＝eq\r(gl)，同理vB′＝2eq\r(gl).(3)根据动量守恒定律可知，如果动量守恒，则有mAvA＝mAvA′＋mBvB′，根据(2)中表达式可知，vA′＝eq\r(10×0.009)m/s＝0.3m/s，vB′＝2eq\r(gl)＝2×eq\r(10×0.009)m/s＝0.6m/s，则由动量守恒可得0．5mA＝0.3mA＋0.6mB，解得mA∶mB＝3∶1.5．(2017年丰城校级期中)两位同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．甲乙(1)实验中必须满足的条件是________．A．斜槽轨道尽量光滑以减小误差B．斜槽轨道末端的切线必须水平C．入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下D．两球的质量必须相等(2)测量所得入射球A的质量为mA，被碰撞小球B的质量为mB，图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N，测得平抛射程分别为OM和ON.当所测物理量满足表达式____________________时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果满足表达式____________________时，则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞．(3)乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图乙所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点．实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B′；然后将木条平移到图中所示位置，入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P′；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与球B相撞，确定球A和球B相撞后的撞击点分别为M′和N′.测得B′与N′、P′、M′各点的高度差分别为h1、h2、h3.若所测物理量满足表达式____________________时，则说明球A和球B碰撞中的动量守恒．【答案】(1)BC(2)mAOP＝mAOM＋mBONmAOP2＝mAOM2＋mBON2(3)eq\f(mA,\r(h2))＝eq\f(mA,\r(h3))＋eq\f(mB,\r(h1))【解析】(1)“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；为了使小球碰后不被反弹，要求入射小球质量大于被碰小球质量，故D错误．故选BC.(2)小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间t相等，它们的水平位移x与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，若两球相碰前后的动量守恒，则mAv0＝mAv1＋mBv2，又OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t，代入得mAOP＝mAOM＋mBON，若碰撞是弹性碰撞，则机械能守恒，由机械能守恒定律得eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,2)，将OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t代入得mAOP2＝mAOM2＋mBON2.(3)小球做平抛运动，在竖直方向上h＝eq\f(1,2)gt2，平