2019届高考物理一轮复习第六单元动量守恒定律题组层级快练30实验：验证动量守恒定律新人教版.doc

1、【 精品教育资源文库 】 题组层级快练 (三十 ) 1 (2017 朝阳区二模 )若采用图中甲、乙两种实验装置来验证动量守恒定律 (图中小球半径相同 ， 质量均为已知 ， 且 mA mB， B、 B 两点在同一水平线上 )， 下列说法正确的是 ( ) A采用图甲所示的装置 ， 必须测量 OB、 OM、 OP 和 ON 的距离 B 采用 图乙所示的装置，必须测量 OB、 B N、 B P 和 B M 的距离 C 采用图甲所示装置 ， 若 mA ON mA OP mB OM， 则表明此碰撞动量守恒 D 采用图乙所示装置 ， 若 1B N 1B M 1B P， 则表明此碰撞机械能守恒 答案 D 解

2、析 A 项 ， 如果采用图甲所示装置 ， 由于小球平 抛运动的时间相等 ，故可以用水平位移代替速度进 行验证 ，不需要测量 OB 的长度 ， 故 A 项错误； B 项 ， 如果采用图乙所示装置时 ，利用水平距离相等 ， 根据下落的高度可确定飞行时间 ， 从而根据高度可以表示出对应的水平速度 ， 从而确定动量是否守恒 ， 故不需要测量 OB 的距离 ， 故 B 项错误； C 项 ， 采用图甲所示装置 ， 一个球时水平距离为 OP， 两球相碰时 ， A 球距离为 OM， B 球为 ON， 则根据动量守恒定律有： mAv mAv1 mBv2， 因下落时间相同 ， 则两端同时乘以 t 后有 mA OP

3、 mA OM mB ON，则表明此碰撞动量守恒 ， 故 C 项错误； D 项 ， 小球碰后做平抛运动 ， 速度越快 ， 下落高度越小 ， 单独一个球下落时 ， 落点为 P， 两球相碰后 ， 落点分别为 M 和 N， 根据动量守恒定律有：mAv mAv1 mBv2， 而速度 v lt， 根据 h 12gt2可得 ， t 2hg ， 则可解得： v BB2B Pg， v1 BB2B Mg， v2 BB2B Ng；代入动量守恒表达式 ， 消去公共项后 ， 有 mAB P mAB MmBB N， 机械能守恒定律可知：12mAv2 12mAv12 12mBv22， 代入速度表达式可知： mAB PmAB

4、 MmBB N， 联立动量表达式和机械能表达式可知1B N1B M1B P， 故可以根据该式表明此碰撞机械能守恒 ， 故 D 项正确 【 精品教育资源文库 】 2 在用气垫导轨做 “ 探究碰撞中的不变量 ” 实验时 ， 左侧滑块质量 m1 170 g， 右侧滑块质量 m2 110 g， 挡光片宽度为 3.00 cm， 两滑块之间有一压缩的弹簧片 ， 并用细线连在一起 ，如图所示开始时两滑块静止 ， 烧断细线后 ， 两滑块分别向左、右方向运动挡光片通过光电门的时间分别为 t1 0.32 s， t2 0.21 s取向左为正方向则两滑块的速度分别为 v1 _ m/s， v 2 _ m/s.烧断细线

5、前 m1v1 m2v2 _ kg m/s， 烧断细线后 m1v 1 m2v 2 _ kg m/s. 可 得 到 的 结 论 是 _ _ 答案 0.094 0.143 0 2.510 4 kg m/s 在实验允许的误差范围内 ， 两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量 解析 取向左方向为 正 ， 两滑块速度 v 1 d t1 3.0010 20.32 m/s 0.094 m/s， v 2 d t2 3.0010 20.21 m/s 0.143 m/s. 烧断细线前 m1v1 m2v2 0 烧断细线后 m1v 1 m2v 2 (0.1700.094 0.1100.143) kg m/s 2.510

6、 4 kg m/s，在实验允许的误差范围内 ， m1v1 m2v2 m1v 1 m2v 2. 3 (2017 莆田一模 )小明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如图甲所示 ， 长木板下垫着小木块以平衡两车的摩擦力；让小车 P 做匀速运动 ， 然后与原来静止在前方的小车 Q 相碰并粘合成一体 ， 继续做匀速运动；在小车 P 后连着纸带 ， 电磁打点计时器所用电源 频率为 50 Hz. (1)某次实验测得纸带上各计数点的间距如图乙所示 ， A 为运动的起点 ， 则应选 _段来计算小车 P 碰撞前的速度 ， 应选 _段来计算小车 P 和 Q 碰后的共同速度 (选填“AB”“BC”“

7、CD” 或 “DE”) (2)测得小车 P 的质量 m1 0.4 kg， 小车 Q 的质量 m2 0.2 kg， 则碰前两小车的总动量大小为 _ kg m/s， 碰后两小车的总动量大小为 _ kg m/s.(计算结果保留三位有效数字 ) 【 精品教育资源文库 】 (3)由本次实验获得的初步结论是 _ 答案 (1)BC DE (2)0.420 0.417 (3)在误差允许范围内 ， 系统动量守恒 解析 (1)推动小车由静止开始运动 ， 故小车有个加速过程 ， 在碰撞前做匀速直线运动 ， 即在相同的时间内通过的位移相同 ， 故 BC 段 为匀速运动的阶段 ，故选 BC 计算碰前的 速度；碰撞过程

8、是一个变速运动的过程 ， 而 A 和 B 碰后的共同运动时做匀速直线运动 ， 故在相同的时间内通过相同的位移 ， 故应选 DE 段来计算碰后共同的速度 (2)由图乙可知 ， BC 段的距离为 BC 10.50 cm 0.105 0 m； DE 段的距离 DE 6.95 cm 0.069 5 m； 则碰前小车的速度为： vA BCt 0.105 00.025 m/s 1.05 m/s， 碰前的总动量为： p mAvA 0.41.05 kg m/s 0.420 kg m/s； 碰后小车的共同 速度为： v DEt 0.069 50.025 m/s 0.695 m/s， 碰后的动量为： p (mA

9、mB)v (0.4 0.2)0.695 kg m/s 0.417 kg m/s； (3)根据碰撞前后的动量关系可知在误差允许的范围内系统动量守恒 4.(2017 百色二模 )如图所示 ， 某同学制作了一个弹簧弹射装置 ， 轻弹簧两端各放一个金属小球 (小球与弹簧不连接 )， 压缩弹簧并锁定 ，该系统放在内壁光滑的金属管中 (管径略大于两球直径 )， 金属管水平固定在离地面一定高度处 ， 解除弹簧锁定 ， 两小球向相反方向弹射 ， 射出管时均已脱离弹簧 ，现要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能 ， 并探究弹射过程遵循的规律 ， 实验小组配有足够的基本测量工具 ， 重力加速度大小取 g， 按下述步骤

10、进行实验： 用天平测出小球 P 和 Q 的质量分别为 m1、 m2； 用刻度尺测出管口离地面的高度 h； 解除锁定记录两球在水平地面上的落点 N、 M； 根据该同学的实验 ， 回答下列问题： (1)除上述测量外 ， 要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能 ， 还需要测量的物理量是_ A 弹簧的压缩量 x B P、 Q 两球落地点 M、 N 到对应 管口的水平距离 x1、 x2 C 金属管的长度 L D 两球从弹出到落地的时间 t1、 t2 (2)根据测量物理量可得弹性势能的表达式 _ (3)如果满足关系式 _， 则说明弹射过程中轻弹簧和两金属球组成的系统动量守恒 (用测得的物理量符号表示 ) 【

11、 精品教育资源文库 】 答案 (1)B (2)m1gx124h m2gx224h (3)m1x1 m2x2 解析 (1)由题意可知 ， 弹簧的弹性势能转化为小球的动能 ， 则由 Ep 12m1v12 12m2v22 即可求得弹性势能；故应测量小球的质量 m1、 m2以及通过初速度 v1、 v2， 为了测量小球的速度 ， 需要知道做平抛运动的水平位移 ， 压缩量、金属管的长度以及时间和小球的直径均不需要测量；故 B 项正确 ， A、 C、 D 三项错误 (2)由 (1)可知： Ep 12m1v12 12m2v22 由 h 12gt2可得平抛运动的时间 为： t 2hg ， 根据水平方向上的匀速直

12、线运动规律可知：v1 x1t， v2 x2t 即为： Ep 12m1v12 12m2v22 m1gx124h m2gx224h (3)根据动量守恒定律可知 ， 两球碰前动量为零 ， 碰后方向相反 ， 设向左为正 ， 则有： 0 m1v1 m2v2 再根据水平方向 x vt 可得： m1x1 m2x2 5.某同学用如图所示的装置通过半径相同的 A、 B 两球 (mAmB)的碰撞来验证动量守恒定律 ， 图中 PQ 是斜槽 ， 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

13、 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1 中 O 点是水平槽末端 R 在记录纸上的竖直投影点 B 球落点痕迹如图 2 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？ _(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

14、 点的距离 【 精品教育资源文库 】 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 测量水平槽面相对于 O 点的高度 (3)实验中 ， 关于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 ， 两球相碰时 ， 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 (2)ABD (3)C 解析 (1)如题图所示 ， 用尽可能小的圆把小球落点圈在里面 ， 由此可见圆心的位置是 65.7 cm. (2)小球做平抛运动时飞行时间相同 ， 所以可以用水平位移的大小关系表示速度的大小关系实验中要测量的数据有：两小球的质量 m1、 m2， 三个落点到 O 点的距离 x1、 x2、 x.所以应选 A、 B、 D. (3)入射小球的释放点越高 ， 入射小球碰前速度越大 ， 相碰时内力越大 ， 阻力影响越小 ， 可以较好地满足动量守恒的条件 ， 有利于减 小误差 ， 故 C 项正确 6 为了验证动量守恒定律 ， 某同学选取了两个材