（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)30 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律（含解析）新人教版

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律1(2018·河南模擬)用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，小車P的前端粘有橡皮泥，后端連接通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，在長(zhǎng)木板右端墊放木塊以平衡摩擦力，推一下小車P，使之運(yùn)動(dòng)，與靜止的小車Q相碰粘在一起，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)(1)實(shí)驗(yàn)獲得的一條紙帶如圖乙所示，根據(jù)點(diǎn)跡的不同特征把紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行了區(qū)域劃分，用刻度尺測(cè)得各點(diǎn)到起點(diǎn)A的距離根據(jù)碰撞前后小車的運(yùn)動(dòng)情況，應(yīng)選紙帶上_段來(lái)計(jì)算小車P的碰前速度(2)測(cè)得小車P(含橡皮泥)的質(zhì)量為m1，小車Q(含橡皮泥)的質(zhì)量為m2，如果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足關(guān)系式_，則可驗(yàn)證小車P、Q碰撞前后動(dòng)量守恒(3)如果在測(cè)量小車P的質(zhì)量時(shí)，忘記粘橡皮泥，則所測(cè)系統(tǒng)碰前的動(dòng)量與系統(tǒng)碰后的動(dòng)量相比，將_(填“偏大”或“偏小”或“相等”)答案(1)BC(2)m1(m1m2)×(3)偏小解析(1)兩小車碰撞前做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在相等時(shí)間內(nèi)小車位移相等，由圖示紙帶可知，應(yīng)選擇紙帶上的BC段求出小車P碰撞前的速度(2)設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)間間隔為T，由圖示紙帶可知，碰撞前小車的速度：v，碰撞后小車的速度：v，如果碰撞前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒，則：m1v(m1m2)v，即：m1(m1m2)，整理得：m1(m1m2)×；(3)在測(cè)量小車P的質(zhì)量時(shí)，忘記粘橡皮泥，小車P質(zhì)量的測(cè)量值小于真實(shí)值，由pmv可知，所測(cè)系統(tǒng)碰前的動(dòng)量小于碰撞后系統(tǒng)的動(dòng)量2(2018·臺(tái)州模擬)某同學(xué)用如圖1所示的裝置探究碰撞中的不變量，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前在水平放置的氣墊導(dǎo)軌左端裝一個(gè)彈射裝置，滑塊碰到彈射裝置時(shí)將被鎖定，打開(kāi)控制開(kāi)關(guān)，滑塊可被彈射裝置向右彈出滑塊甲和滑塊乙上裝有相同寬度的擋光片，在滑塊甲的右端和滑塊乙的左端裝上了彈性碰架(圖中未畫(huà)出)，可保證在滑塊碰撞過(guò)程中能量損失極小開(kāi)始時(shí)，滑塊甲被彈射裝置鎖定，滑塊乙靜置于兩個(gè)光電門之間(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度d如圖2所示，則d_ cm.(2)為使碰撞后兩個(gè)滑塊能夠先后通過(guò)光電門2，則選用下列哪組滑塊能使實(shí)驗(yàn)效果更好_Am甲50 g，m乙50 gBm甲100 g，m乙50 gCm甲50 g，m乙100 g(3)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)記錄下滑塊甲(質(zhì)量為m甲)通過(guò)光電門1的時(shí)間為t1，滑塊乙(質(zhì)量為m2)通過(guò)光電門2的時(shí)間為t2，滑塊甲通過(guò)光電門2的時(shí)間為t3，根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材等測(cè)量條件確定誤差范圍只要等式_成立，則可說(shuō)明碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒；只要等式_成立，則可說(shuō)明這次碰撞為彈性碰撞(注：以上2個(gè)等式必須用題目中所給的字母表示)答案(1)2.145(2)B(3)m甲m甲m乙m甲()2m甲()2m乙()2解析(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為21 mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×9 mm0.45 mm，則最終讀數(shù)為21.45 mm2.145 cm；(2)為使碰撞后兩個(gè)滑塊能夠先后通過(guò)光電門2，所以入射滑塊不能反彈，所以應(yīng)用質(zhì)量較大的滑塊去碰質(zhì)量較小的滑塊，故選B項(xiàng)；(3)滑塊經(jīng)過(guò)光電門的速度分別為：v1v2v3設(shè)甲的初速度方向?yàn)檎较颍瑒t由動(dòng)量守恒定律有：m甲v1m甲v3m乙v2；代入速度公式則有：m甲m甲m乙；要保證為碰性碰撞，碰撞前后機(jī)械能守恒，則有：m甲()2m甲()2m乙()2；即m甲()2m甲()2m乙()2成立，即說(shuō)明為彈性碰撞3(2018·衡水四模)某實(shí)驗(yàn)小組做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)分別設(shè)計(jì)了圖甲、圖乙兩種實(shí)驗(yàn)裝置；(1)若采用圖甲所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為了減小偶然誤差，確定小球落點(diǎn)的平均位置的方法是：_；為了保證入射小球離開(kāi)斜槽末端的速度相同，每次必須從斜槽上_滾下；(2)已知入射小球質(zhì)量為m1，被碰小球質(zhì)量為m2(m1m2)，甲同學(xué)建議用圖甲所示的裝置，由水平地板上的白紙與復(fù)寫(xiě)紙記錄兩小球碰撞前后落點(diǎn)的位置，實(shí)驗(yàn)中記下了O、M、P、N四個(gè)位置，如圖甲所示，其中P點(diǎn)是未放小球m2時(shí)小球m1被釋放后落點(diǎn)的位置，若采用圖甲所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若滿足_(用m1、m2、OM、OP、ON表示)，則說(shuō)明碰撞中動(dòng)量守恒；乙同學(xué)建議用圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用垂直于小球下落軌跡平面的豎直木板及白紙、復(fù)寫(xiě)紙記錄兩小球碰撞前后落點(diǎn)的位置，實(shí)驗(yàn)中記下了O、A、B、C四個(gè)位置(如圖所示)，若滿足_(用m1、m2、OA、OB、OC表示)，則說(shuō)明碰撞中動(dòng)量守恒；這兩種方案你認(rèn)為_(kāi)(填“甲”或“乙“)較好答案(1)用圓規(guī)畫(huà)一個(gè)盡可能小的圓把所有的落點(diǎn)圈在里面，圓心即平均位置同一位置由靜止開(kāi)始(2)m1OPm1OMm2ON甲解析(1)用圓規(guī)畫(huà)一個(gè)盡可能小的圓把所有的落點(diǎn)圈在里面，圓心即平均位置，這樣可以減小偶然誤差；為了保證小球每次到達(dá)斜面末端時(shí)速度相同，應(yīng)讓小球每次從同一位置由靜止滑下；(2)設(shè)落地時(shí)間為t，則有：v1，v1，v2而動(dòng)量守恒的表達(dá)式是：m1v1m1v1m2v2所以若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則有：m1·OMm2·ONm1·OP成立；小球做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上：hgt2，平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t，設(shè)軌道末端到木條的水平位置為x，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度：va，va，vb，如果碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，則：mavamavambvb，代入速度解得：；由于甲實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單且數(shù)據(jù)處理方便，因此甲實(shí)驗(yàn)原理更好一些4.(2018·濰坊三模)某同學(xué)用如圖所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒：長(zhǎng)木板水平固定，彈簧左端固定在擋板上，右端自由伸長(zhǎng)到O點(diǎn)，滑塊A右側(cè)粘有橡皮泥，置于長(zhǎng)木板上，左側(cè)恰好位于O點(diǎn)操作如下：推動(dòng)A壓縮彈簧至某一位置，然后無(wú)初速釋放，測(cè)得停下時(shí)A、O間距離x1；再次推動(dòng)A壓縮彈簧至同一位置，另取一滑塊B放于O點(diǎn)，無(wú)初速釋放A，A與B碰后粘在一起運(yùn)動(dòng)，測(cè)得停下時(shí)A、O的距離x2.請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)x1_x2(選填“大于”“小于”或“等于”)；(2)實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量及符號(hào)是_，若等式_(用所測(cè)物理量符號(hào)表示)成立，則碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒答案(1)大于(2)滑塊A質(zhì)量M，滑塊B質(zhì)量mM(Mm)解析(1)由于碰撞后整體的速度小，故碰后停下時(shí)的距離要短，故x1大于x2；(2)根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量滑塊AB的質(zhì)量，以及A的速度和AB共同的速度，速度可以根據(jù)速度和位移的關(guān)系求解，故只需要再測(cè)量滑塊A質(zhì)量M，滑塊B質(zhì)量m即可；由于可以認(rèn)為兩物體和地面的動(dòng)摩擦因數(shù)相等，根據(jù)ag可知，加速度相同，則有：v22ax，解得：v1；碰后AB共同的速度v；根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：Mv1(Mm)v將速度代入，化簡(jiǎn)可得：M(Mm).5(2018·保定一模)幾個(gè)同學(xué)在閑聊時(shí)說(shuō)起了滑旱冰的物理學(xué)知識(shí)，于是大家想要粗略驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，設(shè)計(jì)好方案后按下列步驟進(jìn)行：a在寬闊水平的場(chǎng)地上選取兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)為原點(diǎn)，分別向相反方向畫(huà)射線，選取一定長(zhǎng)度為標(biāo)度畫(huà)上刻度；b兩個(gè)同學(xué)穿好旱冰鞋分別站立在一個(gè)原點(diǎn)上，對(duì)推，旁邊同學(xué)用智能手機(jī)跟拍；c改變對(duì)推人數(shù)，比如一方兩個(gè)同學(xué)相互抱住，另一方一個(gè)同學(xué)，旁邊同學(xué)拍下運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景；d選取同學(xué)的運(yùn)動(dòng)軌跡基本沿著射線的視頻，由視頻得到一些相關(guān)數(shù)據(jù)請(qǐng)回答：(1)要完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康模x出下列你認(rèn)為需要用到的數(shù)據(jù)_A本地重力加速度gB對(duì)推雙方的質(zhì)量m1、m2C對(duì)推雙方滑行的標(biāo)度數(shù)目n1、n2D互推過(guò)程的時(shí)間，E早冰鞋與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)(2)用選出的物理量寫(xiě)出驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式_(3)寫(xiě)出可能影響驗(yàn)證的某一個(gè)因素_.答案(1)BC(2)m1m2(3)雙方早冰鞋與地面間的摩撇因數(shù)不同，地面平整程度不同，對(duì)推過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)摩擦力的沖量較大，推開(kāi)后同學(xué)身體有轉(zhuǎn)動(dòng)等等(任選一個(gè)作答)解析(1)由題意可知本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，則可知一定要測(cè)量?jī)晌矬w的質(zhì)量，同時(shí)為了測(cè)出相推后的速度，應(yīng)根據(jù)人滑動(dòng)的位移進(jìn)行計(jì)算，所以應(yīng)測(cè)量對(duì)推雙方滑行的標(biāo)度數(shù)目n1、n2；其他均不需測(cè)量，故選BC兩項(xiàng)；(2)假設(shè)人與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，同時(shí)設(shè)兩標(biāo)度間距離為L(zhǎng)；根據(jù)速度和位移關(guān)系可知，v；由動(dòng)量守恒定律有：m1v1m2v2代入并化簡(jiǎn)可知：m1m2；(3)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的原因較多，如：雙方早冰鞋與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不同，地面平整程度不同，對(duì)推過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)摩擦力的沖量較大，推開(kāi)后同學(xué)身體有轉(zhuǎn)動(dòng)等等6.某學(xué)習(xí)小組為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒，設(shè)計(jì)了如下方案：如圖所示，斜面與水平桌面平滑連接，先將質(zhì)量為M的滑塊A從斜面上某位置由靜止釋放，測(cè)量出滑塊在水平桌面滑行的距離x0；接著將質(zhì)量為m、相同材料的小滑塊B放在斜面底端的水平軌道上，再讓A從斜面上同一位置由靜止釋放，A與B碰撞后，測(cè)量出各自沿桌面滑行的距離x1、x2.實(shí)驗(yàn)中Mm，重力加速度為g.(1)若滿足關(guān)系式_，則驗(yàn)證了A和B的碰撞動(dòng)量守恒(用題目中給出的物理量表示)(2)若滿足關(guān)系式_，則驗(yàn)證了A和B的碰撞是彈性碰撞(用題目中給出的物理量表示)(3)若桌面稍有傾斜，本實(shí)驗(yàn)_(填正確選項(xiàng))A無(wú)法驗(yàn)證動(dòng)量守恒B仍可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒C滿足動(dòng)量守恒的關(guān)系式將改變答案(1)MMm(2)Mx0Mx1mx2(3)B解析(1)由牛頓第二定律可知，兩物體在水平面上滑行的時(shí)的加速度ag；則由速度和位移關(guān)系可知，v22ax解得：v；即速度與成正比；若碰撞中動(dòng)量守恒，則有：Mv0Mv1mv2MMm(2)若為彈性碰撞，則可知：Mv02Mv12mv22Mx0Mx1mx2(3)若斜面傾斜，因滑塊受力產(chǎn)生的加速度仍相同，故速度和仍成正比，根據(jù)以上分析可知，仍然可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒7(2018·武漢模擬)如圖(a)所示，沖擊擺是一個(gè)用細(xì)線懸掛著的擺塊，彈丸擊中擺塊時(shí)陷入擺塊內(nèi)，使擺塊擺至某一高度，利用這種裝置可以測(cè)出彈丸的發(fā)射速度實(shí)驗(yàn)步驟如下：用天平測(cè)出彈丸的質(zhì)量m和擺塊的質(zhì)量M；將實(shí)驗(yàn)裝置水平放在桌子上，調(diào)節(jié)擺繩的長(zhǎng)度使彈丸恰好能射入擺塊內(nèi)，并使擺塊擺動(dòng)平穩(wěn)，同時(shí)用刻度尺測(cè)出擺長(zhǎng)；讓擺塊靜止在平衡位置，扳動(dòng)彈簧槍的扳機(jī)，把彈丸射入擺塊內(nèi)，擺塊和彈丸推動(dòng)指針一起擺動(dòng)記下指針的最大偏角；多次重復(fù)步驟，記錄指針最大偏角的平均值；換不同擋位測(cè)量，并將結(jié)果填入下表?yè)跷黄骄畲笃?度)彈丸質(zhì)量m(kg)擺塊質(zhì)量M(kg)擺長(zhǎng)l(m)彈丸的速度v( m/s)低速擋15.70.007 650.078 90.2705.03中速擋19.10.007 650.078 90.2706.77高速擋0.007 650.078 90.2707.15完成下列填空：(1)現(xiàn)測(cè)得高速擋指針最大偏角如圖(b)所示，請(qǐng)將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整：_(2)用上述測(cè)量的物理量表示發(fā)射彈丸的速度v_(已知重力加速度為g)(3)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，每次實(shí)驗(yàn)前，并不是將指針置于豎直方向的零刻度處，常常需要試射并記下各擋對(duì)應(yīng)的最大指針偏角每次正式射擊前，應(yīng)預(yù)置指針，使其偏角略小于該擋的最大偏角請(qǐng)寫(xiě)出這樣做的一個(gè)理由：_.答案(1)22.4(22.122.7均正確)(2)(3)擺塊在推動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)時(shí)，要克服摩擦力做功，故應(yīng)使指針先停留在適當(dāng)?shù)母叨?，以減少能量的損耗解析(1)由圖可知，角度的最小分度是1°，需要估讀一位，所以該讀數(shù)為22.4°；(2)彈丸射入擺塊內(nèi)，系統(tǒng)水平方向的動(dòng)量守恒，選取向右為正方向，可得：mv(mM)v擺塊向上擺動(dòng)，機(jī)械能守恒：(mM)v2(mM)gl(1cos)，聯(lián)立解得：v(3)擺塊在推動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)時(shí)，要克服摩擦力做功，故應(yīng)使指針先停留在適當(dāng)?shù)母叨?，以減少能量的損耗8