2022年高考物理最新模拟题精选训练专题验证动量守恒定律 .pdf

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1、1 专题 07 验证动量守恒定律1(2016湖南十三校联考)气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接(如图甲所示 ) ，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz，由图可知：(1)A、B离开弹簧后，应该做_运动，已知滑块A 、B的质量分别为200 g、 300 g ，根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是_ 。(2) 若不计此失误，分开后，A的动量大小为 _ kgm/s，B的动量的大小为 _ kgm/s。本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守

2、恒”这一结论的依据是_ 。【参考答案】（1）匀速直线；滑块应该有加速过程，然后再匀速运动；（2）0.018 ；0.018 ；A、B的动量始终大小相等方向相反2. (2016徐州模拟 ) 气垫导轨是常用的一种实验仪器，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、D的气垫导轨和滑块 A、B探究碰撞中的不变量，实验装置如图所示( 弹簧的长度忽略不计) 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共

3、12 页 - - - - - - - - - 2 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A的左端至挡板C的距离 L1；e按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰撞挡板 C、 D时计时结束，记下A 、 B分别到达 C、D的运动时间t1和 t2。(1) 实验中还应测量的物理量及其符号是_。(2) 作用前 A、B两滑块质量与速度乘积之和为_；作用后 A、B两滑块质量与速度乘积之和为_。(3) 作用前、后A、

4、B两滑块质量与速度乘积之和并不完全相等，产生误差的原因有_( 至少答出两点 ) 。 (3) 产生误差的原因：L1、L2、t1、t2、mA、mB的数据测量误差；没有考虑弹簧推动滑块的加速过程；滑块并不是做标准的匀速直线运动，滑块与导轨间有少许摩擦力；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - 3 气垫导轨不完全水平。 答案 (1)B 的右端至挡板D的距离 L2(2)0 mAL1t1mBL2t2(3) 见解析3(2016南宁模

5、拟) 在“验证动量守恒定律”的实验中，已有的实验器材有：斜槽轨道，大小相等质量不同的小钢球两个，重锤线一条，白纸，复写纸，圆规。实验装置及实验中小球运动轨迹及落点的情况简图如图所示。试根据实验要求完成下列填空：(1) 实验前，轨道的调节应注意_ 。(2) 实验中重复多次让a 球从斜槽上释放，应特别注意_。(3) 实验中还缺少的测量器材有_ 。(4) 实验中需测量的物理量是_。(5) 若该碰撞过程中动量守恒，则一定有关系式_成立。 (3)要验证 mav0mav1mbvb，由于碰撞前后入射球和靶球从同一高度同时做平抛运动，根据h12gt2可得两球做平抛运动的时间相同，故可验证mav0tmav1t

6、mbvbt ，而 v0t OP ，v1t OM ， v2tON ，故只需验证maOPmaOM mbON ，所以要测量a 球的质量 ma和 b 球的质量 mb，故需要天平；要测量两物体平抛时水平方向的位移即线段 OP 、 OM 和 ON的长度，故需要刻度尺。(4) 由(3) 的解析可知实验中需测量的物理量是a 球的质量ma和 b 球的质量 mb，线段 OP 、OM 和 ON的长度。(5) 由(3) 的解析可知若该碰撞过程中动量守恒，则一定有关系式maOP maOM mbON 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精

7、心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - - 4 答案： (1) 槽的末端的切线是水平的(2) 让 a 球从同一高处静止释放滚下(3) 天平刻度尺(4)a 球的质量ma和 b 球的质量 mb，线段 OP 、OM 和 ON的长度(5)maOP maOM mbON 5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，使滑块稳定地飘浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨

8、之间的摩擦而引起的误差。(1) 下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨空腔内通入压缩空气；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乙所示；测得滑块1 的质量为 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。名师资料总结 - - -精品资料欢

9、迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - 5 (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_ kgm/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_。【参考答案】：(1) 接通打点计时器的电源放开滑块 1 (2)0.620 0.618 (3) 纸带与打点计时器的限位孔间有摩擦6. 如题 21-8 图所示，已知A、B两物体的质量

10、关系为mB=1.5mA，拍摄共进行了四次。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（闪光时间间隔为0.4s ） ，分析得出：(1)A 滑块碰撞前的速度vA= ；B滑块碰撞前的速度vB= 。A滑块碰撞前的速度vA= ； B滑块碰撞前的速度vB= 。 (2)根据闪光照片分析说明碰撞发生位置在刻度尺 cm刻度处。（3）根据闪光照片分析得出两滑块碰撞前两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是； （以mA表示）两滑块碰撞前两个物体各自的质量与自己

11、的速度的乘积之和是（以mA表示）。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - 6 【参考答案】（1）0 1.00m/s 0.75m/s 0.50m/s （2）30（3） 1.5mA 1.5mA(2) 碰撞前：mAvA+mBvB=1.5mA碰撞后：mAvA+mBvB=0.75mA+0.75mA=1.5mA 所以 mAvA+mBvB=mAvA+mBvB ，即碰撞前后两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不变量。7 （201

12、4全国新课标理综II ）利用图 21-1 （a）所示的装置验证动量守恒定律。在图21-1（a）中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器（图中未画出）的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器（未完全画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - 7 实验测得滑块A质量m1=0.310kg ，滑块B的质量m2=0.108kg ，遮光片的

13、宽度d=1.00cm；打点计时器所用的交流电的频率为f=50HZ。将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰；碰后光电计时器显示的时间为tB =3.500ms ，碰撞前后打出的纸带如图21-1（b）所示。若实验允许的相对误差绝对值（碰前总动量碰撞前后总动量之差100% ）最大为5，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程。【名师解析】根据题述测量数据，计算出相对误差，与实验允许的相对误差绝对值比较，得出结论。设 A在碰撞前后瞬时速度大小分别为v0、v1，将图给的实验数据代入v=ts，则有：v0=2.00m/s, ，v1=0.970m/s, 。

14、设 B在碰撞后的速度大小为v2，则有v2=Btd代入题给实验数据得：v2=2.86m/s, ，设两滑块在碰撞前后的总动量分别为p和p，则p= m1 v0p= m1v1+ m2v2。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - 8 两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为：p=ppp100%.联立上述各式并代入数据解得p=1.7%m2. 按照如图所示，安装好实验装置；将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平，将一斜面BC连

15、接在斜槽末端先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置将小球m2放在斜槽末端点B处，让小球m1从斜槽顶端A处滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - 12 用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF. 根据该同学的实验，回

16、答下列问题：(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_，则说明碰撞中动量是守恒的(3) 用测得的物理量来表示，只要再满足关系式_，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞 (3)要验证两个小球的碰撞是弹性碰撞，只需要再验证12m1v2012m1v2112m2v22成立而平抛运动时的初速度vL，所以v2L，故需要再满足关系式m1LEm1LDm2LF. 【参考答案】：(1)DF(2)m1LEm LDm2LF(3)m1LEm1LDm2LF名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - -