高考物理备考一轮总复习——验证机械能与动量守恒定律实验专题复习卷.docx

高中物理高考备考一轮总复习验证机械能与动量守恒定律实验专题复习卷一、单选题（共7题）1利用打点计时器验证自由落体机械能守恒时，下列器材中不必要的是（ ）A重物B纸带C天平D低压电源2如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置关于这一实验，下列说法中正确的是A打点计时器应接直流电源B测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度C应先释放纸带，后接通电源打点D需使用秒表测出重物下落的时间3如图所示，为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置，关于这一实验，下列说法中正确的是A打点计时器应接交流电源B本实验应该用天平测出重锤的质量C需使用秒表测出重锤下落的时间D应先松开纸带后通电源4在验证机械能守恒定律的实验中，下列说法正确的是A先释放纸带，后接通电源B用天平测量重物质量，用秒表测量重物下落时间C打点计时器必须使用交流电源，竖直安装，使两限位孔在同一竖直线上D重物动能的增加量一定大于重力势能的减小量5采用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中，下列步骤不必要的是A用天平称出重锤的质量B把电磁打点计时器固定到铁架台上，并与交流电源连接起来C把纸带固定到重锤上，穿过打点计时器的限位孔，并把重锤提升到一定的高度D接通电源，释放纸带6在用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，不需要测量的物理量是（ ）A滑块的质量B挡光的时间C挡光片的宽度D光电门的高度7在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中,若通过测量纸带上某两点间距离来计算某时刻的瞬时速度，进而验证机械能守恒定律现已测得2、4两点间距离为s1,0、3两点间距离为s2，打点周期为T，0点为起始点，为了验证0、3两点间机械能守恒，则s1、s2和T应满足的关系为As12=8gs2T2Bs12=2gs2T2 Cs1=8gs2T2Ds22=8gs1T2二、多选题（共5题）8在“验证动量守恒定律”的实验中，需要的测量工具有（ ）A停表B毫米刻度尺C天平D弹簧测力计9以下有关高中物理实验的一些描述中，正确的是（ ）A电磁打点计时器与电火花计时器均使用交流电，工作电压都为220VB在“验证力的平行四边形定则”的实验中，采用的科学方法是等效替代法C在“验证机械能守恒定律”的实验中，不需要用天平测出物体的质量D在“探究动能定理”的实验中，通过改变橡皮筋的长度来改变拉力做功的数值10关于下列实验的说法正确的是（ ）A在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，需要平衡摩擦力B在“探究求合力的方法”实验中，两个分力与合力的标度一定要相同C在用橡皮筋做“探究功与速度变化的关系”实验时，可以求得做功的具体数值D在“验证机械能守恒定律”的实验中，可以用重力加速度计算重锤在某时刻的速度11采用如图所示的实验装置进行验证动量守恒定律（图中小球半径相同、质量均已知，且），下列说法正确的是（）A实验中要求轨道末端必须保持水平B实验中不要求轨道必须光滑C验证动量守恒定律，需测量、和的距离D测量时发现点偏离这条直线，直接测量距离不影响实验结果12某同学用如图所示装置做验证动量守恒定律的实验。先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。本实验必须测量的物理量有以下哪些（ ）A小球a、b的质量ma、mbB小球a、b 离开斜槽轨道末端后平抛飞行时间tC记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OCD小球a、b的半径r三、解答题（共4题）13某同学用如图所示装置来研究碰撞过程，第一次单独让小球a从斜槽某处由静止开始滚下落地点为P，第二次让a从同一位置释放后与静止在斜槽末端的小球b发生碰撞a、b球的落地点分别是M、N，各点与O的距离如上图；该同学改变a的释放位置重复上述操作由于某种原因他只测得了a球的落地点P，、M，到0的距离分别是220cm、100cm求b球的落地点N,到O的距离14某同学利用如图所示的装置“探究碰撞中的守恒量”。图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为1:2。当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触。向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45角，然后将其由静止释放。结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为30。若本实验允许的最大误差为4%，此实验是否成功地验证了碰撞前后两小球的质量与速度的乘积之和保持不变。15（1）天然放射性元素经过 次衰变和 次衰变，最后变成铅的同位素 。（填入铅的三种同位素、中的一种）（2）某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为12当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45角，然后将其由静止释放结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角成30若本实验允许的最大误差为4，此实验是否成功地验证了动量守恒定律？16我们通常采用如图1所示的装置验证动量守恒定律的实验。实验测得：A球的质量m1，B球的质量m2，水平轨道末端距地面的高度H。O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，记录的落点平均位置、N几乎与OP在同一条直线上，测量出三个落点位置与O点距离OM、OP、ON的长度。(1)先仅研究A球单独做平抛运动的情况。始终让A球从斜槽的同一位置S处由静止滚下，而多次改变斜槽的倾斜角度，即改变S处的高度h。A球的水平射程OP用x表示。请在图2中画出x2-h图像的示意图，并求出其斜率；（设斜槽及水平轨道光滑）(2)再研究A球和B球相碰的情况。因为两球的碰撞动量守恒，其表达式为m1OPm1OMm2ON。a关于该实验，也可以根据牛顿运动定律及加速度的定义，从理论上推导得出碰撞前后两球的动量变化量大小相等、方向相反。请写出推导过程（推导过程中对所用的物理量做必要的说明）。b某同学在做这个实验时，记录下小球三个落点的平均位置M、P、N，如图3所示。他发现和N偏离了OP方向。这位同学猜想两小球碰撞前后在OP方向上依然动量守恒，请你帮他写出验证这个猜想的办法。参考答案1C【详解】在用自由落体“验证机械能守恒定律”时，是利用自由下落的物体带动纸带运动，通过打点计时器在纸带上打出的点求得动能及变化的势能，故在实验中需要选择质量大体积小的重物、纸带和打电计时器，而打点计时器需要低压交流电源；而在数据处理中，根据可知，不需要测量重物的质量，所以不必要的器材是天平，故C正确，ABD错误所以选C2B【解析】试题分析：正确解答本题需要掌握：理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚解：A、打点计时器应接交流电源，故A错误；B、测出纸带上两点迹间的距离，可知重物相应的下落高度，故B正确；C、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C错误；D、我们可以通过打点计时器计算时间，不需要秒表，故D错误；故选B【点评】对于基础实验要从实验原理出发去理解，要亲自动手实验，深刻体会实验的具体操作，不能单凭记忆去理解实验3A【解析】试题分析：高中所学的两种打点计时器使用的都是交流电，故A正确；计算过程等式两边质量抵消，所以不需要测出重锤的质量，B错误；打点计时器本身就是一种计时的仪器，C错误；在实验时，应先接通电源后释放纸带，D错误；考点：验证机械能守恒定律的实验【名师点睛】正确解答本题需要掌握：理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚4C【解析】【详解】A、开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故A错误；B、我们可以通过打点计时器计算时间，不需要秒表，故B错误；C、打点计时器必须使用交流电源，为了防止摩擦力增大，打点计时器必须竖直安装，使两限位孔在同一竖直线上；故C正确；D、由于摩擦力和空气阻力的作用，重物动能的增加量一定小于重力势能的减小量，故D错误；故选C。【点睛】理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚。5A【解析】【详解】因为我们是比较mgh、mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平称重物和夹子的质量，故A不必要，电磁计时器要使用低压交流电， 纸带固定到重锤上，把重锤提升到一定的高度，让其做自由落体，在操作中，我们要先接通电源，后放开纸带，故选A。6D【详解】要验证动量守恒即要验证碰撞之前的总动量和碰撞之后的总动量，即mv的总量不变，因此质量需要测量，由通过光电门的速度可知需要测量挡光的时间和当光片的宽度，因此D错误，ABC正确7A【解析】试题分析：打点3时重物的速度为；从0到3重力势能的减小量mgs2，则需验证的关系时为，整理可知：s12=8gs2T2，选项A正确考点：验证机械能守恒定律8BC【详解】本实验需要天平称量物体的质量，需要刻度尺测量长度，故选BC9BC【解析】【详解】电磁打点计时器与电火花计时器均使用交流电，电火花计时器工作电压为220V，电磁打点计时器工作电压为4-6V，选项A错误；在“验证力的平行四边形定则”的实验中，采用的科学方法是等效替代法，选项B正确；在“验证机械能守恒定律”的实验中，因为要验证的是,即，则不需要用天平测出物体的质量，选项C正确；在“探究动能定理”的实验中，通过改变橡皮筋的个数来改变拉力做功的数值，选项D错误；故选BC.10AB【解析】A、在“探究加速度与质量、外力之间的关系”实验中，需要平衡摩擦力，故A正确；B、在“探究求合力的方法”实验中，两个分力与合力的标度一定要相同，故B正确；C、实验时，每次保持橡皮筋的形变量一定，当有n根相同橡皮筋并系在小车上时，n根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的n倍，这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难，故实验中不需要测出一条橡皮筋对小车做功W的数值，故C错误；D、在验证机械能守恒的实验中，由于存在阻力物体实际下落的加速度小于重力加速度，不可以用重力加速度计算重锤在某时刻的速度，应该运用某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故D错误；故选AB11AB【详解】A实验中要求轨道末端必须保持水平，才能使小球做平抛运动，A正确；B实验中不要求轨道必须光滑，但每次都要使小球从斜槽上同一位置由静止释放，B正确；C设碰前A的速度为v0，碰后A、B的速度为v1、v2，若动量守恒需满足小球离开轨道末端后均做平抛运动，竖直方向下落高度相同，据可知，小球运动时间相同，由可知，平抛的初速度与水平位移成正比，故动量守恒表达式可整理成故验证动量守恒定律，只需测量、和的距离，不需要测量的距离，C错误；D测量时发现点偏离这条直线，应过N点做OMP的垂线，测量垂足到O的距离，故直接测量距离影响实验结果，D错误。故选AB。12AC【详解】要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平抛运动，速度可以用水平位移代替，所以需要测量的量为：小球a、b的质量，记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC，故选AC。1348.0cm【详解】：设a球的质量为m1，b球的质量为m2，碰撞过程中满足动量守恒定律，m1+ m2= m1，解得m1 m2=41改变a的释放位置，有m1+ m2= m1，解得：=48.0cm14此实验在规定的误差范围内成功地验证了碰撞前后两小球的质量与速度的乘积之和保持不变【解析】【详解】设摆球A、B的质量分别为mA、mB，摆长为l，B球的初始高度为1，碰撞前B球的速度为vB。在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得1=l1cos4512mBv2B=mBg1设碰撞前、后两摆球的质量与速度的乘积大小分别为p1、p2。有p1=mBvB 联立解得p1=mB2gl1cos45同理可得p2=mA+mB2gl1cos30所以有：p2p1=mA+mBmB1cos301cos45代入已知条件得p2p12=1.03所以有：p2p1p1<4%综上，此实验在规定的误差范围内成功地验证了碰撞前后两小球的质量与速度的乘积之和保持不变。15（1）8，4，；（2）4%【解析】【详解】（1）设发生了x次衰变和y次衰变，根据质量数和电荷数守恒可知，2x-y+82=94，239=207+4x；由数学知识可知，x=8，y=4若是铅的同位素206，或208，不满足两数守恒，因此最后变成铅的同位素是（2）设摆球A、B的质量分别为、，摆长为l，B球的初始高度为h1，碰撞前B球的速度为vB.在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为P1、P2有P1=mBvB 联立式得 同理可得 联立式得 代入已知条件得由此可以推出4% 所以，此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律16(1)图像见解析；k=4H；(2)a见解析；b见解析【详解】(1)A球单独做平抛运动，A球从斜槽的同一位置处由静止滚下，而多次改变斜槽的倾斜角度，即改变处的高度，由机械能守恒定律得A球在水平方向上做匀速直线运动，有A球在竖直方向上做自由落体运动，有联立解得与的函数关系为画出图象的示意图，如图所示图像的斜率(2)a、设A球和B球相碰的过程中，A球对B球的作用力为，B球和A球的作用力为，根据牛顿第三定律有分别对A球和B球，根据牛顿第二定律有根据加速度定义有所以有m1整理有b、连接、，作出、在方向上的投影点、，如图所示分别测量出、的长度，若在实验误差允许范围内，满足关系式则可以认为两小球碰撞前后在方向上动量守恒。