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  • 2021-05-23 发布

热点27+验证动量守恒定律实验-40热点2019年高考名校物理模拟试题分项解析

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‎1.(4分)【加试题】(2018年11月浙江选考物理)小明做“探究碰撞中的不变量”实验的装置如图1所示,悬挂在O点的单摆由长为l的细线和直径为d的小球A组成,小球A与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球B发生对心碰撞,碰后小球A继续摆动,小球B做平抛运动。‎ ‎(1)小明用游标卡尺测小球A直径如图2所示,则d=_______mm。又测得了小球A质量m1,细线长度l,碰撞前小球A拉起的角度α和碰撞后小球B做平抛运动的水平位移x、竖直下落高度h。为完成实验,还需要测量的物理量有:______________________。‎ ‎(2)若A、B两球碰后粘在一起形成新单摆,其周期_________(选填“小于”、“等于”或“大于”)粘合前单摆的周期(摆角小于5°)。‎ ‎【参考答案】(1)14.40 ‎ 碰撞后小球A摆动的最大摆角β、小球B的质量m2.‎ ‎(2)大于 ‎【命题意图】本题考查“探究碰撞中的不变量”实验、游标卡尺读数、单摆周期公式及其相关知识点。‎ ‎(2)若AB碰撞后粘在一起形成新单摆,摆球质量增大,等效摆长增大,根据单摆周期公式,其周期增大。‎ ‎2.【加试题】(2018·绍兴适应性考试)《探究碰撞中的不变量》实验有多种实验方案,如图4所示的是一个常用方案。设入射球质量为mA,靶球质量为mB,实验前两球质量最佳的配置是mA________mB(填“大于”“小于”或“等于”)。在所记录的落点M、N、P中________段距离(填“OM”“ON”或“OP”)可用于测量入射球碰撞前的平抛速度;在误差允许的范围内,只要验证了某个关系式成立,便可确定在碰撞中存在守恒的物理量,需验证的关系式是________(用题中所列物理量及图中所标的字母表示)。‎ 图4‎ ‎【参考答案】 大于 OP mA·OP=mA·OM+mB·ON ‎ ‎4.在“探究碰撞中的不变量”的实验中,下面是某实验小组选用水平气垫导轨,光电门的测量装置来研究两个滑块碰撞过程中系统动量的变化情况。实验装置如图所示。‎ 实验过程:‎ ‎(1)调节气垫导轨水平,并使光电计时器系统正常工作。‎ ‎(2)在滑块1上装上挡光片并测出其长度L。‎ ‎(3)在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸)。‎ ‎(4)用天平测出滑块1和滑块2的质量m1和m2.‎ ‎(5)把滑块1和滑块2放在气垫导轨上,让滑块2处于静止状态(v2=0),滑块1以初速度v1与之碰撞(这时光电计时器系统自动记录时间),碰撞后两者粘在一起,分别记下滑块1的挡光片碰撞前经过光电门的时间t1和碰撞后经过光电门的时间t2。‎ ‎(6)根据v=L/t计算滑块1碰撞前经过光电门的速度表达式为 ,碰撞后两滑块粘合在一起经过光电门的速度表达式为 。计算出滑块碰撞前后的动量,并比较两滑块碰撞前后的动量的矢量和。‎ 根据表格中实验数据,完成表格内容(表中计算结果保留三位有效数字)‎ m1=0.324kg,m2=0.181kg,L=1.00×10-3m 次数 滑块1‎ 滑块2‎ 碰撞前系统动量(kgm/s)‎ 碰撞后系统动量kgm/s 碰撞前v1/(m/s)‎ 碰撞后v/(m/s)‎ 碰撞前 v2/(m/s)‎ 碰撞后v/(m/s)‎ m1v1‎ m2v2‎ ‎(m1+ m2)v1‎ ‎1‎ ‎0.290‎ ‎0.184‎ ‎0‎ ‎0.184‎ ‎2‎ ‎0.426‎ ‎0.269‎ ‎0‎ ‎0.269‎ 结论 ‎(7)若要证明上述碰撞是非弹性碰撞,那么还应该满足的表达式为 。‎ ‎(用上面所测物理量的符号即m1、m2、t1、t2、L表示。)‎ ‎【参考答案】(6) ‎ 完成表格内容.‎ 次数 滑块1‎ 滑块2‎ 碰撞前系统动量(kgm/s)‎ 碰撞后系统动量kgm/s 碰撞前v1/(m/s)‎ 碰撞后v/(m/s)‎ 碰撞前 v2/(m/s)‎ 碰撞后v/(m/s)‎ m1v1‎ m2v2‎ ‎(m1+ m2)v ‎1‎ ‎0.290‎ ‎0.184‎ ‎0‎ ‎0.184‎ ‎0.0940‎ ‎0‎ ‎0.0920‎ ‎2‎ ‎0.426‎ ‎0.269‎ ‎0‎ ‎0.269‎ ‎0.138‎ ‎0‎ ‎0.136‎ 结论 在误差允许的范围内,系统碰撞前后动量的矢量和相等,即系统碰撞前后不变的量是系统的总动量。‎ ‎(7)m1 >(m1+ m2)‎ ‎5.某同学设计如图甲所示的装置,通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量,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.图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点,B球落点痕迹如图乙所示,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球的水平射程是________cm.‎ ‎(2)在以下四个选项中,本次实验必须进行的测量是________. ‎ A.水平槽上未放B球时,A球落点位置到O点的距离 B.A球与B球碰撞后,A、B两球落点位置到O点的距离 C.A、B两球的质量 D.G点相对于水平槽面的高度 ‎(3)若本实验中测量出未放B球时A球落点位置到O点的距离为xA,碰撞后A、B两球落点位置到O点的距离分别为xA′、xB′,已知A、B两球半径均为r,则通过式子________________即可验证A、B两球碰撞中的不变量.‎ ‎【参考答案】 (1)64.7(64.2~65.2均可) (2)ABC ‎(3)mAxA=mAxA′+mBxB′‎ ‎【名师解析】 (1)由于偶然因素的存在,重复操作时小球的落点不可能完全重合(如题图乙所示),处理的办法是用一个尽可能小的圆将“所有落点位置”包括在内(其中误差较大的位置可略去),此圆的圆心即可看做小球10次落点的平均位置,则碰撞后B球的水平射程等于圆心到O点的距离,由题图乙可得此射程约为64.7 cm. ‎