2022年高考物理一轮复习备考演练-选修3-5-第1章-动量守恒定律-实验验证动量守恒定律 .pdf

2013届高考物理一轮复习备考演练选修 3-5 第 1章 动量守恒定律 实验：验证动量守恒定律对应学生用书 P307图 1122 1(2011无锡模拟) 如图 1122 所示，一辆小车静止在光滑水平面上，A、B两人分别站在车的两端当两人同时相向运动时( ) A假设小车不动，两人速率一定相等B假设小车向左运动，A的动量一定比B的小C假设小车向左运动，A的动量一定比B的大D假设小车向右运动，A的动量一定比B的大解析根据动量守恒可知，假设小车不动，两人的动量大小一定相等，因不知两人的质量，故选项A是错误的假设小车向左运动，A的动量一定比B的大，故选项B是错误的、选项 C是正确的假设小车向右运动，A的动量一定比B的小，故选项D是错误的答案C 图 1123 2在 2010 年温哥华冬奥会上，首次参赛的中国女子冰壶队喜获铜牌，如图11 23 为中国队员投掷冰壶的镜头在某次投掷中，冰壶运动一段时间后以0.4 m/s的速度与对方的静止冰壶发生正碰，碰后对方的冰壶以0.3 m/s的速度向前滑行假设两冰壶质量相等，规定向前运动的方向为正方向，则碰后中国队冰壶获得的速度为A0.1 m/s B 0.1 m/s C0.7 m/s D 0.7 m/s 解析设冰壶质量为m，碰后中国队冰壶速度为vx，由动量守恒定律得mv0mvmvx解得vx 0.1 m/s ，故选项A正确答案A 图 1124 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页3如图 1124 所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动两球质量关系为mB2mA，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为6 kg m/s，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为 4 kg m/s，则( ) A左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为25 B左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为110 C右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为25 D右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为110 解析由mB2mA，pApB知碰前vBvA假设左为A球，设碰后二者速度分别为vA、vB由题意知pAmAvA2 kg m/spBmBvB10 kg m/s由以上各式得vAvB25，故正确选项为A. 假设右为A球，由于碰前动量都为6 kg m/s，即都向右运动，两球不可能相碰答案A 图 1125 4如图 1125 所示，光滑水平直轨道上有三个滑块A、B、C，质量分别为mAmC 2m，mBm，A、B用细绳连接，中间有一压缩的轻弹簧(弹簧与滑块不拴接) 开始时A、B以共同速度v0运动，C静止某时刻细绳突然断开，A、B被弹开，然后B又与C发生碰撞并粘在一起，最终三滑块速度恰好相同求B与C碰撞前B的速度解析设共同速度为v，球A与B分开后，B的速度为vB，由动量守恒定律(mAmB)v0mAvmBvB mBvB(mBmC)v 联立式，得B与C碰撞前B的速度vB95v0. 答案95v0图 1126 5 (2011长沙模拟) 如图 1126 所示，质量为M、 长为L的长木板放在光滑水平面上，一个质量也为M的物块 (视为质点 ) 以一定的初速度从左端冲上木板，如果长木板是固定的，物块恰好停在木板的右端，如果长木板不固定，则物块冲上木板后在木板上最多能滑行的距离为 ( ) ALB.3L4C.L4D.L2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页解析固定时， 由动能定理得：MgL12Mv02，后来木板不固定有Mv02Mv，Mgs12Mv02122Mv2，故得sL2.D 项正确， A、B、C项错误答案D 6如图 1127 所示，轻质弹簧的一端固定在墙上，另一端与质量为m的物体A相连，A放在光滑水平面上，有一质量与A相同的物体B，从高h处由静止开始沿光滑曲面滑下，与A相碰后一起将弹簧压缩，弹簧复原过程中某时刻B与A分开且沿原曲面上升以下说法正确的选项是( ) 图 1127 A弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为mghB弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为mgh2CB能到达的最大高度为h2DB能到达的最大高度为h解析根据机械能守恒定律可得B刚到达水平地面的速度v02gh，根据动量守恒定律可得A与B碰撞后的速度为v12v0，所以弹簧被压缩时所具有的最大弹性势能为Epm122mv212mgh，即 B正确；当弹簧再次恢复原长时，A与B将分开，B以v的速度沿斜面上滑，根据机械能守恒定律可得mgh12mv2， B能到达的最大高度为h/4 ，即 D错误答案B 图 1128 7(2012山东潍坊一模) 如图 1 128 所示，质量分别为1 kg 、3 kg 的滑块A、B位于光滑水平面上，现使滑块A以 4 m/s 的速度向右运动，与左侧连有轻弹簧的滑块B发生碰撞求二者在发生碰撞的过程中(1) 弹簧的最大弹性势能；(2) 滑块B的最大速度解析(1) 当弹簧压缩最短时，弹簧的弹性势能最大，此时滑块A、B共速由动量守恒定律得mAv0(mAmB)v解得vmAv0mAmB1413 m/s 1 m/s 弹簧的最大弹性势能即滑块A、B损失的动能精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页Epm12mAv0212(mAmB)v26 J. (2) 当弹簧恢复原长时，滑块B获得最大速度，由动量守恒和能量守恒得mAv0mAvAmBvm12mAv0212mBvm212mAvA2解得vm 2 m/s. 答案(1)6 J (2)2 m/s 8. 图 1129 如图 1129 所示，光滑水平桌面上有长L2 m的挡板C，质量mC5 kg，在其正中央并排放着两个小滑块A和B，mA1 kg，mB3 kg，开始时三个物体都静止在A、B间放有少量塑胶炸药，爆炸后A以 6 m/s 速度水平向左运动，A、B中任意一块与挡板C碰撞后，都粘在一起，不计摩擦和碰撞时间，求：(1) 当两滑块A、B都与挡板C碰撞后，C的速度是多大；(2)A、C碰撞过程中损失的机械能解析(1)A、B、C系统动量守恒0(mAmBmC)vCvC0. (2) 炸药爆炸时A、B系统动量守恒mAvAmBvB解得：vB 2 m/s A、C碰撞前后系统动量守恒mAvA(mAmC)vv1 m/s E12mAvA212(mAmC)v215 J. 答案(1)0 (2)15 J 9一个物体静置于光滑水平面上，外面扣一质量为M的盒子， 如图 1130 甲所示 现给盒子一初速度v0，此后盒子运动的vt图象呈周期性变化，如图1130 乙所示请据此求盒内物体的质量图 1130 解析设物体的质量为m，t0时刻受盒子碰撞获得速度v，根据动量守恒定律Mv0mv3t0时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为v0，说明碰撞是弹性碰撞12Mv0212mv2 联立解得mM. 答案M精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页10气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响因此成为重要的实验器材，气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验现提供以下实验器材：( 名称、图象、编号如图1131 所示 ) 图 1131 利用以上实验器材还可以完成“验证动量守恒定律”的实验为完成此实验，某同学将实验原理设定为：m1v0(m1m2)v(1) 针对此原理，我们应选择的器材编号为：_；(2) 在我们所选的器材中：_器材对应原理中的m1( 填写器材编号 ) 解析(1) 滑块在水平气垫导轨上相互作用时应满足动量守恒，碰撞前后滑块的速度可以根据vdt求得，其中d是遮光板的宽度，t是滑块通过光电门的时间，故针对此原理应选择的器材编号为A、B、C. (2) 由于是利用vdt求滑块的速度，滑块B有遮光板，而滑块C没有遮光板，故先运动的滑块应选B. 答案(1)ABC (2)B 11(2011辽宁模拟) 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11 32(a) 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图 1132 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；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页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；取下纸带，重复步骤，选出理想的纸带如图1132(b) 所示；测得滑块1 的质量 310 g ，滑块 2( 包括橡皮泥 ) 的质量为205 g 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_ kgm/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为_ kg 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_ _ _. 解析(1) 实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块(2) 作用前系统的总动量为滑块1 的动量p0m1v0. v0,0.1) m/s2 m/s ，p00.312 kg m/s0.620 kg m/s.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，v,0.14) m/s1.2 m/s ，p(m1m2)v (0.310 0.205) 1.2 kg m/s0.618 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有摩擦答案(1) 接通打点计时器的电源放开滑块(2)0.620 0.618 (3) 纸带与打点计时器限位孔有摩擦图 1133 12(2011天津卷，10) 如图 1133 所示，圆管构成的半圆形轨道竖直固定在水平地面上，轨道半径为R，MN为直径且与水平面垂直直径略小于圆管内径的小球A以某一速度冲进轨道，到达半圆轨道最高点M时与静止于该处的质量与A相同的小球B发生碰撞，碰后两球粘在一起飞出轨道，落地点距N为 2R. 重力加速度为g，忽略圆管内径，空气阻力及各处摩擦均不计，求：(1) 粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间t；(2) 小球A冲进轨道时速度v的大小精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页解析(1) 粘合后的两球飞出轨道后做平抛运动，竖直方向的分运动为自由落体运动，有2R12gt2 解得t2Rg(2) 设球A的质量为m，碰撞前速度大小为v1，把球A冲进轨道最低点时的重力势能定为0，由机械能守恒定律得12mv212mv122mgR 设碰撞后粘合在一起的两球速度大小为v2，由动量守恒定律得mv12mv2 飞出轨道后做平抛运动，水平方向的分运动为匀速直线运动，有2Rv2t综合式得v22gR答案(1)2 Rg(2)22gR精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页