（課標通用）高考物理一輪復習 作業(yè)29 實驗七 驗證動量守恒定律（含解析）-人教版高三全冊物理試題

作業(yè)29實驗七驗證動量守恒定律一、選擇題1(多選)在利用懸線懸掛等大小球進行驗證動量守恒定律的實驗中，下列說法正確的是()A懸掛兩球的細繩長度要適當，且等長B由靜止釋放小球以便較準確地計算小球碰前的速度C兩小球必須都是剛性球，且質(zhì)量相同D兩小球碰后可以粘合在一起共同運動解析：兩繩等長能保證兩球正碰，以減小實驗誤差，A正確；由于計算碰撞前速度時用到了mghmv20，即初速度為零，B正確；本實驗中對小球的彈性性能無要求，C錯誤；兩球正碰后，有各種運動情況，所以D正確答案：ABD二、非選擇題2某同學用如圖291所示的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗先將a球從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復10次；再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末端水平段的最右端靜止放置，讓a球仍從原固定點由靜止開始滾下，和b球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復10次圖291(1)本實驗必須測量的物理量有_A斜槽軌道末端到水平地面的高度HB小球a、b的質(zhì)量ma、mbC小球a、b的半徑rD小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間tE記錄紙上O點到A、B、C各點的距離OA、OB、OCFa球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h(2)根據(jù)實驗要求，ma_(填“大于”“小于”或“等于”)mb.(3)放上被碰小球后，兩小球碰后是否同時落地？如果不是同時落地，對實驗結(jié)果有沒有影響？(不必做分析)_.(4)為測定未放小球b時，小球a落點的平均位置，把刻度尺的零刻度線跟記錄紙上的O點對齊，如圖292給出了小球a落點附近的情況，由圖可得OB的距離應(yīng)為_cm.圖292(5)按照本實驗方法，驗證動量守恒定律的表達式是_.解析：(1)必須測量的物理量有兩小球的質(zhì)量ma、mb，各落點A、B、C到O點的距離OA、OB、OC，B、E正確(2)為使a球碰b球后不反彈，必須有ma>mb.(3)b球被碰飛出后，a球還要在水平段運動一小段，因此，b球先落地，但不影響實驗結(jié)果(4)畫盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心位置大約在45.97 cm.(5)若動量守恒，應(yīng)有mavamavambvb，va是小球a單獨下落離開軌道時的速度，va、vb是兩球碰后離開軌道時的速度，又v，則有ma·ma·mb·即maOBmaOAmbOC.答案：(1)BE(2)大于(3)b球先落地，對實驗結(jié)果無影響(4)45.97(45.9545.99均正確)(5)maOBmaOAmbOC3利用氣墊導軌做實驗來驗證動量守恒定律：開始時兩個滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕彈簧，滑塊用繩子連接，繩子燒斷后，兩個滑塊向相反方向運動得到如圖293乙所示的兩個滑塊A、B相互作用后運動過程的頻閃照片，頻閃的頻率為10 Hz.已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為200 g、300 g，根據(jù)照片記錄的信息，A、B離開彈簧后，A滑塊做勻速直線運動，其速度大小為_m/s，本次實驗中得出的結(jié)論是_圖293解析：由題圖可知，細繩燒斷后，A、B均做勻速直線運動開始時有：vA0，vB0，A、B被彈開后有：vAm/s0.09 m/s，vB m/s0.06 m/s，mAvA0.2×0.09 kg·m/s0.018 kg·m/s，mBvB0.3×0.06 kg·m/s0.018 kg·m/s，由此可得mAvAmBvB，即0mBvBmAvA.結(jié)論是：兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用過程中動量守恒答案：0.09兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用過程中動量守恒4某同學用圖294所示裝置來驗證動量守恒定律，實驗時先讓小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下痕跡，重復10次；然后再把小球b靜置在斜槽軌道末端，讓小球a仍從原固定點由靜止開始滾下，和小球b相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復10次回答下列問題：圖294(1)在安裝實驗器材時斜槽的末端應(yīng)_(2)小球a、b質(zhì)量ma、mb的大小關(guān)系應(yīng)滿足ma_mb，兩球的半徑應(yīng)滿足ra_rb.(選填“>”“<”或“”)(3)本實驗中小球落地點的平均位置距O點的距離如圖294所示，小球a、b碰后的平均落地點依次是圖294中的_點和_點(4)在本實驗中，驗證動量守恒的式子是下列選項中的_AmaOCmaOAmbOBBmaOBmaOAmbOCCmaOAmaOBmbOC解析：(1)小球離開軌道后應(yīng)做平拋運動，所以在安裝實驗器材時斜槽的末端必須保持水平，才能使小球做平拋運動(2)為防止在碰撞過程中入射小球被反彈，入射小球a的質(zhì)量ma應(yīng)該大于被碰小球b的質(zhì)量mb.為保證兩個小球的碰撞是對心碰撞，兩個小球的半徑應(yīng)相等(3)由題圖所示裝置可知，小球a和小球b相碰后，根據(jù)動量守恒和能量守恒可知小球b的速度大于小球a的速度由此可判斷碰后小球a、b的落地點位置分別為A、C點(4)小球下落高度一樣，所以在空中的運動時間t相等，若碰撞過程滿足動量守恒，則應(yīng)有mav0mavambvb，兩邊同時乘以時間t可得mav0tmavatmbvbt，即有maOBmaOAmbOC，故選項B正確答案：(1)保持水平(2)>(3)AC(4)B5用如圖295所示的裝置進行以下實驗：圖295A先測出滑塊A、B的質(zhì)量M、m及滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)，查出當?shù)氐闹亓铀俣萭B用細線將滑塊A、B連接，使A、B間的彈簧壓縮，滑塊B緊靠在桌邊C剪斷細線，測出滑塊B做平拋運動落地點到重垂線的水平距離x1和滑塊A沿桌面滑行的距離x2(1)為探究碰撞中的不變量，寫出還需測量的物理量及表示它們的字母：_(2)若mv為不變量，需驗證的關(guān)系式為_解析：(1)要找出碰撞中的不變量，應(yīng)測出兩滑塊質(zhì)量及各自的速度，取向右方向為正方向，剪斷細線后，A向右做勻減速運動，初速度vA，B向左做平拋運動，設(shè)桌面高度為h，則hgt2，x1vBt，得vBx1.故要求出vB，還應(yīng)測出h.(2)若mv為不變量，碰前MvAmvB0，碰后MvAmvB0，故MvAmvBMvAmvB，即Mmx10.答案：(1)桌面離水平地面的高度h(2)Mmx106某同學設(shè)計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速直線運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線運動他設(shè)計的裝置如圖296甲所示在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器所用電源頻率為50 Hz，長木板下墊著薄木片以平衡摩擦力圖296(1)若已測得打點紙帶如圖296乙所示，并測得各計數(shù)點間距(已標在圖上)A為運動的起點，則應(yīng)選_段來計算A碰前的速度，應(yīng)選_段來計算A和B碰后的共同速度(以上兩空選填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)(2)已測得小車A的質(zhì)量m1 0.4 kg，小車B的質(zhì)量為m20.2 kg，則碰前兩小車的總動量為_kg·m/s，碰后兩小車的總動量為_kg·m/s.解析：(1)從分析紙帶上打點的情況看，BC段既表示小車做勻速運動，又表示小車有較大速度，因此BC段能較準確地描述小車A在碰撞前的運動情況，應(yīng)選用BC段計算小車A碰前的速度從CD段打點的情況看，小車的運動情況還沒穩(wěn)定，而在DE段內(nèi)小車運動穩(wěn)定，故應(yīng)選用DE段計算A和B碰后的共同速度(2)小車A在碰撞前的速度v0 m/s1.050 m/s小車A在碰撞前的動量p0m1v00.4×1.050 kg·m/s0.420 kg·m/s碰撞后A、B的共同速度vm/s0.695 m/s碰撞后A、B的總動量p(m1m2)v(0.20.4)×0.695 kg·m/s0.417 kg·m/s.答案：(1)BCDE(2)0.4200.4177為了驗證碰撞中的動量守恒和檢驗兩個小球的碰撞是否為彈性碰撞，某同學選取了兩個體積相同、質(zhì)量相差比較大的小球，按下述步驟做了實驗：圖297用天平測出兩小球的質(zhì)量(分別為m1和m2，且m1m2)按圖示安裝好實驗器材，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線水平，將一斜面BC連接在斜槽末端先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，記下小球在斜面上的落點位置將小球m2放在斜槽末端邊緣處，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，分別記下小球m1和m2在斜面上的落點位置用毫米刻度尺量出各個落點位置到斜槽末端點B的距離圖中D、E、F點是該同學記下小球在斜面上的落點位置，到B點的距離分別為LD、LE、LF.根據(jù)該同學的實驗，回答下列問題：(1)在不放小球m2時，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，m1的落點在圖中的_點，把小球m2放在斜槽末端邊緣處，小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，使它們發(fā)生碰撞，碰后小球m1的落點在圖中的_點(2)若碰撞過程中，動量和機械能均守恒，不計空氣阻力，則下列表達式中正確的有_Am1LFm1LDm2LEBm1Lm1Lm2LCm1LEm1LDm2LFDLELFLD解析：(1)小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，m1的落點在圖中的E點，小球m1和小球m2碰撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度減小，都做平拋運動，所以碰撞后m1球的落點是D點，m2球的落點是F點(2)設(shè)斜面傾角為，小球落點到B點的距離為L，小球從B點拋出時速度為v，則豎直方向有Lsingt2，水平方向有Lcosvt，解得v，所以v.由題意分析得，只要滿足m1v1m2v2m1v1，把速度v代入整理得m1m1m2，說明兩球碰撞過程中動量守恒；若兩小球的碰撞是彈性碰撞，則碰撞前后機械能沒有損失，則要滿足關(guān)系式：m1vm1v12m2v，整理得m1LEm1LDm2LF，故C正確答案：(1)ED(2)C8某同學利用打點計時器和氣墊導軌做驗證動量守恒定律的實驗，氣墊導軌裝置如圖298甲所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成在氣墊導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地飄在導軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差圖298(1)下面是實驗的主要步驟：安裝好氣墊導軌，調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導軌水平；向氣墊導軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣；把打點計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點計時器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊2放在氣墊導軌的中間，已知碰后兩滑塊一起運動；先_，然后_，讓滑塊1帶動紙帶一起運動；取下紙帶，重復步驟，選出較理想的紙帶如圖298乙所示；測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g.請完善實驗步驟的內(nèi)容(2)已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為_kg·m/s；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為_kg·m/s.(保留三位有效數(shù)字)(3)第(2)問中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_解析：(1)應(yīng)先接通打點計時器的電源，然后釋放拖動紙帶的滑塊1.(2)放開滑塊1后，滑塊1做勻速運動，與滑塊2發(fā)生碰撞后跟滑塊2一起做勻速運動，由紙帶上的數(shù)據(jù)可得：碰前滑塊1的速度為v12.00 m/s，動量為p1m1v10.620 kg·m/s，滑塊2的動量為0，所以碰前的總動量為0.620 kg·m/s；碰后滑塊1、2速度相等，均為v21.20 m/s，所以碰后總動量為(m1m2)v20.618 kg·m/s.(3)數(shù)據(jù)不完全相等是因為紙帶與打點計時器限位孔之間存在摩擦力的作用答案：(1)接通打點計時器的電源放開滑塊1(2)0.6200.618(3)紙帶與打點計時器限位孔之間存在摩擦力作用