高考物理江蘇專版總復(fù)習(xí)課時作業(yè)： 六十一 實(shí)驗(yàn)十三 含解析

課時作業(yè)課時作業(yè) 六十一六十一實(shí)驗(yàn)十三：實(shí)驗(yàn)十三： 驗(yàn)證動量守恒定律驗(yàn)證動量守恒定律(限時：45 分鐘)(班級_姓名_)1 氣墊導(dǎo)軌工作時能夠通過噴出的氣體使滑塊懸浮從而基本消除掉摩擦力的影響 因此成為重要的實(shí)驗(yàn)器材，氣墊導(dǎo)軌和光電門、數(shù)字毫秒計(jì)配合使用能完成許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材：(名稱、圖象、編號如圖所示)第 1 題圖利用以上實(shí)驗(yàn)器材還可以完成“驗(yàn)證動量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)為完成此實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)原理設(shè)定為：m1v0(m1m2)v.(1)針對此原理，我們應(yīng)選擇的器材編號為：_(2)在我們所選的器材中：_器材對應(yīng)原理中的 m1(填寫器材編號)2如圖甲，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系第 2 題圖(1)實(shí)驗(yàn)中， 直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的， 但是， 可以通過僅測量_(填選項(xiàng)前的符號)，間接地解決這個問題A小球開始釋放高度 hB小球拋出點(diǎn)距地面的高度 HC小球做平拋運(yùn)動的射程(2)圖甲中 O 點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影實(shí)驗(yàn)時，先讓入射球 m1多次從斜軌上 S 位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置 P，測量平拋射程 OP.然后，把被碰小球 m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球 m1從斜軌上 S 位置靜止釋放，與小球 m2相碰，并多次重復(fù)接下來要完成的必要步驟是_(填選項(xiàng)前的符號)A用天平測量兩個小球的質(zhì)量 m1、m2B測量小球 m1開始釋放高度 hC測量拋出點(diǎn)距地面的高度 HD分別找到 m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置 M、NE測量平拋射程 OM、ON(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為_用(2)中測量的量表示(4)經(jīng)測定， m145.0 g， m27.5 g， 小球落地點(diǎn)的平均位置距 O 點(diǎn)的距離如圖乙所示 碰撞前、后 m1的動量分別為 p1與 p1，則 p1p1_11；若碰撞結(jié)束時 m2的動量為 p2，則 p1p211_實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，碰撞前、后總動量的比值p1p1p2，為_3用如圖所示裝置來驗(yàn)證動量守恒定律，質(zhì)量為 mA的鋼球 A 用細(xì)線懸掛于 O 點(diǎn)，質(zhì)量為 mB的鋼球 B 放在離地面高度為 H 的小支柱 N 上，O 點(diǎn)到 A 球球心的距離為 L，使懸線伸直并與豎直方向夾角為，釋放后 A 球擺到最低點(diǎn)時恰與 B 球?qū)π呐鲎玻鲎埠?，A 球把原來靜止于豎直方向的輕質(zhì)指示針 OC 推到與豎直方向夾角為處，B 球落到地面上，地面上鋪有一張蓋有復(fù)寫紙的白紙，保持角度不變，多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，白紙上記錄到多個 B 球的落點(diǎn)，進(jìn)而測得 B 球的水平位移 S，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?g.(1)A、 B 兩個鋼球的碰撞近似看成彈性碰撞， 則 A 球質(zhì)量_B 球質(zhì)量(選填“大于”、“小于”或“等于”) 為了對白紙上打下的多個 B 球的落地點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理， 進(jìn)而確定落點(diǎn)的平均位置，需要用到的器材是_(2)用題中所給的字母表示， 碰撞前 A 球的動量 pA_， 碰撞后 A 球的動量 pA_，碰撞后 B 球的動量 pB_第 3 題圖4如圖甲，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系(1)實(shí)驗(yàn)中，可能引起誤差的是_(填選項(xiàng)前的符號)A斜槽軌道有摩擦B軌道末端不水平C實(shí)驗(yàn)時，每次都使小球從圖中 S 位置由靜止開始滾下D選取的落點(diǎn)位置不是平均位置(2)在“驗(yàn)證動量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，兩半徑相同的小球質(zhì)量之比 mAmB38，那么 A、B 兩球中， _球是入射球.(3)在滿足第(2)問的條件下，若實(shí)驗(yàn)記錄紙上，各點(diǎn) O、M、P、N 位置如圖乙所示，其中 O 點(diǎn)為斜槽末端所系重錘線指的位置，則碰撞結(jié)束時刻，兩個小球的動量之比 pApB_甲乙第 4 題圖5 現(xiàn)利用圖(a)所示的裝置驗(yàn)證動量守恒定律 在圖(a)中， 氣墊導(dǎo)軌上有 A、 B 兩個滑塊，滑塊 A 右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時器(圖中未畫出)的紙帶相連；滑塊 B 左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計(jì)時器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時間(a)實(shí)驗(yàn)測得滑塊 A 的質(zhì)量 m10.310 kg，滑塊 B 的質(zhì)量 m20.108 kg，遮光片的寬度 d1.00 cm；打點(diǎn)計(jì)時器所用交流電的頻率 f50.0 Hz.將光電門固定在滑塊 B 的右側(cè)，啟動打點(diǎn)計(jì)時器，給滑塊 A 一向右的初速度，使它與 B相碰碰后光電計(jì)時顯示的時間為tB3.500 ms，碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示(b)第 5 題圖若實(shí)驗(yàn)允許的相對誤差絕對值|碰撞前后總動量之差碰前總動量|100%最大為 5%，本實(shí)驗(yàn)是否在誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了動量守恒定律？寫出運(yùn)算過程課時作業(yè)(六十一)實(shí)驗(yàn)十三：驗(yàn)證動量守恒定律 1.(1)ABC(2)B【解析】(1)滑塊在水平氣墊導(dǎo)軌上相互作用時應(yīng)滿足動量守恒，碰撞前后滑塊的速度可以根據(jù) vdt求得，其中 d 是遮光板的寬度，t 是滑塊通過光電門的時間， 故針對此原理應(yīng)選擇的器材編號為 ABC.(2)由于是利用 vdt求滑塊的速度，滑塊 B 有遮光板，而滑塊 C 沒有遮光板，故先運(yùn)動的滑塊應(yīng)選 B.2(1)C(2)ADE(3)m1OMm2ONm1OP(4)142.91.01【解析】(1)小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，由 H12gt2知 t2Hg，即小球的下落時間一定，則初速度 vxt可用平拋運(yùn)動的水平射程來表示，選項(xiàng) C 正確(2)本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的是 m1OMm2ONm1OP，因此要測量兩個小球的質(zhì)量 m1和 m2以及它們的水平射程 OM 和 ON，而要確定水平射程，應(yīng)先分別確定兩個小球落地的平均落點(diǎn)，沒有必要測量小球 m1開始釋放的高度h 和拋出點(diǎn)距地面的高度 H.故應(yīng)完成的步驟是 ADE.(3)若動量守恒，應(yīng)有 m1v1m2v2m1v0(v0是 m1單獨(dú)下落離開軌道時的速度，v1、v2是兩球碰后 m1、m2離開軌道時的速度)，又 vxt，則有 m1OMtm2ONtm1OPt，即 m1OMm2ONm1OP.(4)碰前 m1的動量 p1m1v0m1OPt，碰后 m1的動量 p1m1v1m1OMt，則 p1p1OPOM1411；碰后 m2的動量 p2m2v2m2ONt，所以 p1p2(m1OM)(m2ON)112.9；碰撞前、后總動量的比值p1p1，p2，m1OPm1OMm2ON1.01.3大于圓規(guī)pAmA2gL（1cos）；pAmA2gL（1cos）pBmBsg2H【解析】(1)為了防止碰后出現(xiàn)反彈，應(yīng)用質(zhì)量較大的小球去碰質(zhì)量較小的小球；為了準(zhǔn)確找出落點(diǎn)，應(yīng)用圓規(guī)將所有的點(diǎn)圈出，找出中心點(diǎn)為平均位置；(2)小球從 A 處下擺 過程中， 機(jī)械能守恒 ，mAgL(1 cos)12mAv2A， vA2gL（1cos）則有 pAmA2gL（1cos）； 小球 A 與小球 B 碰撞后繼續(xù)運(yùn)動，在 A 碰后到達(dá)最左端過程中，機(jī)械能再次守恒，可得 vA2gL（1cos）， pAmA2gL（1cos）；碰撞后 B 球做平拋運(yùn)動，水平方向 svBt，豎直方向 H12gt2,計(jì)算得出 vBsg2H，則碰后 B 球的動量為 PBmBsg2H.4BDB34【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)中用平拋運(yùn)動的性質(zhì)來驗(yàn)證動量守恒，故必須保證小球做平拋運(yùn)動；故斜槽末端必須水平；平時為了準(zhǔn)確測量落點(diǎn)應(yīng)取落點(diǎn)的平均位置；并且要求小球每次應(yīng)從同一點(diǎn)釋放；故引起誤差的有 BD；(2)只有讓重球去撞擊輕球時，實(shí)驗(yàn)才能得出正確結(jié)果；故入射球應(yīng)為 B 球；由圖可以知道，撞擊后 A 球應(yīng)落在 N 點(diǎn)，B 球落在 M 點(diǎn)；則 B 球飛過的水平位移為 12 cm；A 球飛過的水平位移為 24 cm；則由 vxt可得mAvAmBvB32481234.5在誤差允許范圍內(nèi)驗(yàn)證了動量守恒定律運(yùn)算過程見解析【解析】紙帶上打出的相鄰點(diǎn)的時間間隔t1f0.02 s， 根據(jù) vxt可計(jì)算出滑塊， A 碰撞前后的速度 v02.00m/s，v10.970 m/s，滑塊 A、B 碰撞后滑塊 B 的速度 v2dtB286 m/s，兩滑塊碰撞前后的總動量 pm1v00.3102.00 kgm/s0.620 kgm/s，pm1v1m2v20.610 kgm/s，兩滑塊碰撞前后總動量相對誤差絕對值為|ppp|100%1.6%5%因此，本實(shí)驗(yàn)在誤差允許范圍內(nèi)驗(yàn)證了動量守恒定律