高考物理二轮复习 实验专题训练 验证动量守恒定律中学教育高考_中学教育-高考.pdf
学习好资料 欢迎下载 河北 2013高考二轮复习实验专题训练 验证动量守恒定律 1为了使“验证动量守恒定律”的实验成功，下列应注意的事项中正确的是（）A两球相碰时，它们的球心必须在同一高度上做对心碰撞 B入射小球始终从同一高度释放，然后选取其中水平射程最远的一点，作为小球落点的位置 C重复多次实验，用圆规画一个尽可能小的圆将对应同一位置的多个落点圈在里面，取圆内任一点作为落点的平均位置 D改变入射球的释放高度，并多次释放测出各次的水平位移，求出其平均值后再代入守恒式进行验证【答案】A 2.在“验证动量守恒定律”的实验中，让质量为 m1的小球从斜槽轨道上某处自由滚下，与静止在轨道末端的质量为 m2的小球发生对心碰撞，如图所示.某位同学认为实验中有如下事项，你认为其中正确的是_.A.轨道末端必须调整到水平 B.实验中必须测量斜槽末端离地面的高度 C.实验中必须测量两个小球的直径 D.N点为 m1落地点的位置【答案】A 3.某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物体相互作用时在一定条件下动量守恒.（1）该同学还必须用的实验器材是 .（2）需直接测量的数是 .（3）用所得数据验证动量守恒的关系式是 .【答案】（1）天平、刻度尺、重垂线（2）两木块的质量为 m1、m2，两木块的水平射程 x1、x2（3）m1x1=m2x2 4.某同学用如图所示的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.图中 PQ是学习好资料 欢迎下载 斜槽，QR为水平槽.实验时先使 A球从斜槽上某一固定位置 G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹.重复上述操作 10 次，得到 10 个落点痕迹.再把 B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让 A球仍从位置 G由静止开始滚下，和 B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作 10 次.图甲中 O点是水平槽末端 R在记录纸上的垂直投影点.B 球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于 G、R、O所在的平面，米尺的零点与 O点对齐.（1）碰撞后 B球的水平射程应取为 cm;(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答 .（填选项号）A.水平槽上未放 B球时，测量 A球落点位置到 O点的距离 B.A 球与 B球碰撞后，测量 A球落点位置到 O点的距离 C.测量 A球或 B球的直径 D.测量 A球和 B球的质量（或两球质量之比）E.测量 O点相对于水平槽面的高度（3）实验中，对入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是 ()A.释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小 B.释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确 C.释放点越高，两球相碰后，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小 D.释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小【答案】（1）65.7(65.565.9 均可)（2）A、B、D（3）C 5.气垫导轨是一种常用的实验仪器.它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板 C和 D的气垫导轨以及滑块 A和 B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：a.用天平分别测出滑块 A、B的质量 mA、mB；b.调整气垫导轨，使导轨处于水平；c.在 A和 B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；d.用刻度尺测出滑块 A的左端至挡板 C的距离 L1；应注意的事项中正确的是两球相碰时它们的球心必须在同一高度上做对心碰撞入射小球始终从同一高度释放然后选取其中水平射程最远的一点作为小球落点的位置重复多次实验用圆规画一个尽可能小的圆将对应同一位置的多个落点后再代入守恒式进行验证答案在验证动量守恒定律的实验中让质量为的小球从斜槽轨道上某处由滚下与静止在轨道末端的质量为的小球发生对心碰撞如图所示某位同学认为实验中有如下事项你认为其中正确的是轨道末端必须调整到大小不同的木块用细线连接中间夹一被压缩了的轻弹簧如图所示将这一系统置于光滑的水平桌面上烧断细线观察物体的运动情况进行必要的测量验证物体相互作用时在一定条件下动量守恒该同学还必须用的实验器材是需直接测量的学习好资料 欢迎下载 e.按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块 A、B 运动时间的计时器开始工作，当 A、B 滑块分别碰撞 C、D挡板时停止计时，记下滑块 A、B分别到达挡板 C、D的运动时间 t1 和 t2.（1）实验中还应测量的物理量是；（2）利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是 .上式中算得的 A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是 （回答两点即可）.（3）利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式.如不能，请说明理由.6、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动量守恒定律.【解析】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 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 h1=l(1-cos45),212BBm v=mBgh1.设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为 p1、p2.有 p1=mBvB.应注意的事项中正确的是两球相碰时它们的球心必须在同一高度上做对心碰撞入射小球始终从同一高度释放然后选取其中水平射程最远的一点作为小球落点的位置重复多次实验用圆规画一个尽可能小的圆将对应同一位置的多个落点后再代入守恒式进行验证答案在验证动量守恒定律的实验中让质量为的小球从斜槽轨道上某处由滚下与静止在轨道末端的质量为的小球发生对心碰撞如图所示某位同学认为实验中有如下事项你认为其中正确的是轨道末端必须调整到大小不同的木块用细线连接中间夹一被压缩了的轻弹簧如图所示将这一系统置于光滑的水平桌面上烧断细线观察物体的运动情况进行必要的测量验证物体相互作用时在一定条件下动量守恒该同学还必须用的实验器材是需直接测量的学习好资料 欢迎下载 7.如图所示,在“验证动量守恒定律”实验中,P 为入射球 A未与被碰球 B碰撞时的落点,M为它与 B 球碰后的落点,N为 B 球的落点,这个实验对小球质量 MA和 MB的要求是MA_MB(填“”、“”或“”).为了能用OP长度表示球 A的初速度,OM和 ON长度分别表示球 A与球 B 的末速度,则必须做到_,用图中标出的符号和测出的数据列出验证动量守恒的表达式为_.解析:为保证 A碰后速度仍向右,MAMB;A、B 碰后均为平抛运动,由 svt,只有t 相同,s才能表示 v,所以 A、B球心碰前必在同一水平线上.答案:碰前 A、B两球心等高 MAOPMAOMMBON 8.如图所示,在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车,甲车系一穿过打点计时器的纸带,当甲车获得某一向右速度时,随即启动打点计时器,甲车运动一段距离后,与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动.纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图 1426 所示.电源频率为 50 Hz,则碰撞前甲车运动速度大小为_m/s,甲、乙两车碰撞后的速度大小为_m/s,该碰撞属于_碰撞.解析:碰撞前后都是匀速直线运动,利用公式 v v 求得碰撞前后的速度.碰前甲的速度为v11.2 cm/0.02 s0.6 m/s,碰后共同速度为 v20.78 cm/0.02 s0.39 m/s.由于碰后两车成为一个整体,所以其碰撞为完全非弹性碰撞.答案:0.60 0.39 完全非弹性 应注意的事项中正确的是两球相碰时它们的球心必须在同一高度上做对心碰撞入射小球始终从同一高度释放然后选取其中水平射程最远的一点作为小球落点的位置重复多次实验用圆规画一个尽可能小的圆将对应同一位置的多个落点后再代入守恒式进行验证答案在验证动量守恒定律的实验中让质量为的小球从斜槽轨道上某处由滚下与静止在轨道末端的质量为的小球发生对心碰撞如图所示某位同学认为实验中有如下事项你认为其中正确的是轨道末端必须调整到大小不同的木块用细线连接中间夹一被压缩了的轻弹簧如图所示将这一系统置于光滑的水平桌面上烧断细线观察物体的运动情况进行必要的测量验证物体相互作用时在一定条件下动量守恒该同学还必须用的实验器材是需直接测量的学习好资料 欢迎下载 9.某同学把两块大小不同的木块用细线连接,中间夹一被压缩了的轻质弹簧,如图所示,将这一系统置于光滑的水平桌面上,烧断细线,观察物体的运动情况,进行必要的测量,验证物体间相互作用时动量守恒.(1)该同学还必须有的器材是 _.(2)需要直接测量的数据是 _.(3)用所得数据验证动量守恒的关系式是 _.解析:烧断细线后两木块在弹力作用下向相反的方向运动,两木块离开桌面后分别做平抛运动.由平抛运动规律知,两木块在水平方向为匀速运动,且运动时间相同,同时落地,两者水平位移分别为 s1v1t1,s2v2t2,又 t1 t2,若要验证 m1v1m2v2,只需验证 m1s1m2s2.因此,需要用刻度尺分别测出两者落地点到桌子两侧边的水平距离 s1、s2,用天平测两者的质量 m1、m2.答案:(1)刻度尺、天平(2)两物体的质量 m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离 s1、s2(3)m1s1 m2s2 10.为了验证动量守恒定律,在水平气垫导轨上放置两个质量均为 a 的滑块,每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连,两个打点计时器所用电源的频率均为 B.气垫导轨正常工作后,接通两个打点计时器的电源,并让两滑块以不同的速度相向运动,两滑块相碰后粘在一起继续运动.图乙为某次实验打出的、点迹清晰的两条纸带各自的一部分,在纸带上以同间距的 6 个连续点为一段划分纸带,用刻度尺分别量出其长度 s1、s2 和 s3.若题中各物理量的单位均为国际单位,那么,碰撞前两滑块的动量大小分别为_、_,两滑块的总动量大小为_;碰撞后的两滑块的总动量大小为_.重复上述实验,多做几次.若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等,则动量守恒定律得到验证.解析:动量 pmv,根据 vs/5T 可知两滑块碰前的速度分别为 v10.2s1b、v20.2s3b,则碰前两滑块动量分别为 0.2abs1 和 0.2abs3,总动量大小为 av1av20.2ab(s1 s3);碰撞后两滑块的总动量大小为 2av2as2/(5T)0.4abs2.答案:0.2abs3 0.2abs1(第 1、2 空答案可互换)0.2ab(s1 s3)0.4abs2 11.某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验:在小车 A 的前端粘有橡皮泥,推动小车 A使之做匀速运动,然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并粘合成一体,继应注意的事项中正确的是两球相碰时它们的球心必须在同一高度上做对心碰撞入射小球始终从同一高度释放然后选取其中水平射程最远的一点作为小球落点的位置重复多次实验用圆规画一个尽可能小的圆将对应同一位置的多个落点后再代入守恒式进行验证答案在验证动量守恒定律的实验中让质量为的小球从斜槽轨道上某处由滚下与静止在轨道末端的质量为的小球发生对心碰撞如图所示某位同学认为实验中有如下事项你认为其中正确的是轨道末端必须调整到大小不同的木块用细线连接中间夹一被压缩了的轻弹簧如图所示将这一系统置于光滑的水平桌面上烧断细线观察物体的运动情况进行必要的测量验证物体相互作用时在一定条件下动量守恒该同学还必须用的实验器材是需直接测量的学习好资料 欢迎下载 续做匀速运动.他设计的装置如图(a)所示.在小车 A 后连着纸带,电磁打点计时器所用电源频率为 50 Hz,长木板下垫着小木片以平衡摩擦力.(1)若已测得打点的纸带如图 1429(b)所示,并测得各计数点的间距(已标在图上).A为运动的起点,则应选_段来计算 A碰撞前的速度,应选_段来计算 A和 B 碰后的共同速度(以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”).(2)已测得小车 A的质量 m1 0.4 kg,小车 B 的质量 m2 0.2 kg,则碰前两小车的总动量大小为_kgm/s,碰后两小车的总动量大小为_kgm/s.解析:(1)从分析纸带上打点情况看,BC 段既表示小车做匀速运动,又表示小车有较大速度,因此 BC段能较准确地描述小车 A在碰撞前的运动情况,应选用 BC段计算 A的碰前速度.从CD段打点情况看,小车的运动情况还没稳定,而在 DE段小车做匀速运动,故应选用 DE段计算碰后 A和 B的共同速度.(2)小车 A在碰撞前速度大小为 v0BC5T10.5010 250.02 m/s 1.050 m/s 小车 A在碰撞前动量大小为 p0mAv0 0.41.050 kgm/s0.420 kgm/s 碰撞后 A、B共同速度大小为 vDE5T6.9510 250.02 m/s 0.695 m/s 碰撞后 A、B的总动量大小为 p(mAmB)v(0.2 0.4)0.695 kgm/s0.417 kgm/s.答案:(1)BC DE(2)0.420 0.417 12.如图是用来验证动量守恒的实验装置,弹性球 1 用细线悬挂于 O点,O 点下方桌子的边沿有一竖直立柱.实验时,调节悬点,使弹性球 1 静止时恰与立柱上的球 2 接触且两球等高.将球 1 拉到 A点,并使之静止,同时把球 2 放在立柱上.释放球 1,当它摆到悬点正下方时与球 2 发生对心碰撞.碰后球 1 向左最远可摆到 B点,球 2 落到水平地面上的 C点.测出有关数据即可验证 1、2 两球碰撞时动量守恒.现已测出 A点离水平桌面的高度为 a,B 点离水平桌面的高度为 b,C 点与桌子边沿间的水平距离为 c.此外,图 14210(1)还需要测量的量是(2)_、_和_.应注意的事项中正确的是两球相碰时它们的球心必须在同一高度上做对心碰撞入射小球始终从同一高度释放然后选取其中水平射程最远的一点作为小球落点的位置重复多次实验用圆规画一个尽可能小的圆将对应同一位置的多个落点后再代入守恒式进行验证答案在验证动量守恒定律的实验中让质量为的小球从斜槽轨道上某处由滚下与静止在轨道末端的质量为的小球发生对心碰撞如图所示某位同学认为实验中有如下事项你认为其中正确的是轨道末端必须调整到大小不同的木块用细线连接中间夹一被压缩了的轻弹簧如图所示将这一系统置于光滑的水平桌面上烧断细线观察物体的运动情况进行必要的测量验证物体相互作用时在一定条件下动量守恒该同学还必须用的实验器材是需直接测量的学习好资料 欢迎下载(2)根据测量的数据,该实验中动量守恒的表达式为_.(忽略小球的大小)解析:(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化,根据弹性球 1 碰撞前后的高度a 和b,由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度,故只要再测量弹性球1的质量m1,就能求出弹性球 1 的动量变化;根据平抛运动的规律,只要测出立柱高 h 和桌面高 H就可以求出弹性球 2 碰撞前后的速度变化,故只要测量弹性球 2 的质量和立柱高 h、桌面高 H就能求出弹性球2 的动量变化.(2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方程 2m1 ah2m1 bhm2cH h 答案:(1)弹性球 1、2 的质量 m1、m2 立柱高 h 桌面高 H(2)2m1ah2m1 bhm2cH h 13.为了证明碰撞中的动量守恒,实验宜在气垫导轨上进行,这样可以大大减小阻力,使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动.使实验的可靠性及准确度得以提高.在某次实验中,A、B 两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰,用闪光照相机每隔 0.4 秒的时间拍摄一次照片,每次拍摄时闪光的延续时间很短,如图所示,已知 A、B之间的质量关系是 mB 1.5mA,拍摄共进行了 4 次,第一次是在两滑块相撞之前,以后的三次是在碰撞之后.A原来处于静止状态,设 A、B滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在 10 cm 至 105 cm 这段范围内运动(以滑块上的箭头位置为准),试根据闪光照片求出:(1)A、B两滑块碰撞前后的速度各为多少？(2)根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后动量是否守恒.解析:(1)由题意可知,碰前:vA 0 碰后:vAsAt0.30.4 m/s 0.75 m/svBsBt0.20.4 m/s 0.5 m/s 从发生碰撞到第二次拍摄照片,A 运动的时间是 t1 sAvA0.150.75 s 0.2 s 由此可知,从拍摄第一张照片到发生碰撞的时间是 t2(0.4 0.2)s0.2 s 则碰前物体 B的速度为 vBsBt20.20.2 m/s 1 m/s.(2)碰撞前的动量:p mAvA mBvB 1.5 mA 碰撞后的动量:pmAvAmBvB0.75mA0.75mA1.5mA,可见 pp,所以动量守恒.答案:见解析 应注意的事项中正确的是两球相碰时它们的球心必须在同一高度上做对心碰撞入射小球始终从同一高度释放然后选取其中水平射程最远的一点作为小球落点的位置重复多次实验用圆规画一个尽可能小的圆将对应同一位置的多个落点后再代入守恒式进行验证答案在验证动量守恒定律的实验中让质量为的小球从斜槽轨道上某处由滚下与静止在轨道末端的质量为的小球发生对心碰撞如图所示某位同学认为实验中有如下事项你认为其中正确的是轨道末端必须调整到大小不同的木块用细线连接中间夹一被压缩了的轻弹簧如图所示将这一系统置于光滑的水平桌面上烧断细线观察物体的运动情况进行必要的测量验证物体相互作用时在一定条件下动量守恒该同学还必须用的实验器材是需直接测量的
