专题28 验证动量守恒定律（练）-2019年高考物理一轮复习讲练测 8页

‎ ‎ 第28讲 验证动量守恒定律——练 ‎1．如图1所示，某同学设计一个气垫导轨装置验证动量守恒定律的实验：‎ ‎(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度d如图2所示，则d=_______mm;‎ ‎(2)质量为m2的滑块2静止放在水平气垫导轨上光电门的右侧，质量为m1的滑块从光电门的右侧向左运动，穿过光电门与滑块2发生碰撞，随后两个滑块分离并依次穿过光电门，滑块2与导轨左端相碰并被粘接条粘住，待滑块1穿过光电门后用手将它停住，两个滑块固定的遮光条宽度相同，数字计时器分别记录下滑块1通过光电门的时间、滑块2和滑块1依次通过光电门的时间和.本实验中两个滑块的质量大小关系应为_________.若等式_________成立，则证明两滑块碰撞过程中系统的动量守恒(用题中的所给的字母表示)。‎ ‎【答案】 (1)13.80； (2) ； ；‎ ‎2．利用如图所示装置研究碰撞中的动量守恒定律。放置在桌面上的长轨道上有两个材质相同的小车，两车相对的侧面上装有尼龙粘贴，两车质量分别为m1和m2，小车m1后面连接纸带，通过打点计时器记录小车运动情况。开始时小车m1获得一初速度向左运动，与左侧静止的小车m2‎ 相碰后粘在一起继续运动，打点计时器所用电源频率为50Hz。‎ ‎（1）以下对本装置的叙述正确的是_______‎ A．小车m1的起始位置应靠近打点计时器 B．实验需满足m1>m2‎ C．实验前需要适当抬高长木板右端平衡摩擦力 D．平衡摩擦力时木板右端抬起的高度与两小车质量均有关 ‎ ‎（2）一个同学在上述实验中测出m2＝4m1，根据实验中纸带的测量数据画出小车m1的位移x随时间t变化的图像如图所示，以下对实验结果的分析正确的是_____‎ A．此实验验证了动量守恒定律 B．此实验中碰撞前后动量不守恒，原因可能是存在阻力 C．此实验中碰撞前后动量不守恒，原因可能是小车m2受扰动具有了初速度 D．此实验中碰撞前后动量不守恒，原因可能是碰撞中有机械能损失 ‎【答案】 AC C 失，故C正确；‎ ‎3．气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用两个光电门以及滑块A和B来探究动量守恒定律，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：‎ a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB b.调整气垫导轨，使导轨处于水平 c.给B一个水平向左初速度，记录B通过光电门2的挡光时间为tB d.B与静止在导轨上的A发生碰撞后，A向左运动通过光电门1的挡光时间为tA，B向右运动通过光电门2的挡光时间为tB′‎ ‎(1)实验中测得滑块B上遮光条的宽度为dB，还应测量的物理量是__________。‎ ‎(2)利用上述测量的实验数据，得出关系式__________成立，即可验证动量守恒定律。‎ ‎【答案】 滑块A上遮光条的宽度为dA ‎ 点睛：由于系统水平方向所受合外力为0，故系统水平方向动量守恒，找出释放前后的动量，注意方向性的问题。‎ ‎4．某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律的实验．在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门．水平平台上A点右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为水平面，当地重力加速度大小为g．采用的实验步骤如下：‎ A．在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；‎ B．用天平分别测出小滑块a(含挡光片)和小球b的质量ma、mb；‎ C．在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧，静止放置在平台上；‎ D．细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；‎ E．记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；‎ F．小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高 度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；‎ G．改变弹簧压缩量，进行多次测量．‎ ‎(1)用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度为_____mm·‎ ‎(2)该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证a、b两物体弹开后的动量大小相等，即 ______= _______ (用上述实验所涉及物理量的字母表示)．‎ ‎【答案】 3.550 ‎ ‎【解析】（1）螺旋测微器的固定刻度读数为3.5mm，可动刻度读数为0.01×5.0mm=0.050mm，所以最终读数为：3.5mm+0.050mm=3.550mm。‎ ‎（2）烧断细线后，a向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，a经过光电门的速度为： ；故a 点睛：本题为探究型实验，解题的关键在于分析题意，明确实验原理，再根据对应的物理规律进行分析求解；要注意明确验证动量守恒定律以及光电门和平抛运动规律的正确应用。‎ ‎1．用如图所示的装置可以验证动量守恒定律．‎ ‎（1）实验中质量为的入射小球和质量为的被碰小球的质量关系是____（选填“大于”、“等于”、“小于”）‎ ‎（2）图中O点是小球抛出点在地面上的投影实验时，先让入射小球多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分，再将入射小球从斜轨上S位置静止释放，与小球相碰，并多次重复本操作．接下来要完成的必要步骤是_____．（填选项前的字母）‎ A．用天平测量两个小球的质量、 B．测量小球开始释放的高度h C．测量抛出点距地面的高度H D．分别通过画最小的圆找到、相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON ‎（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为__________（用（2）中测量的量表示）；‎ ‎（4）经过测定，=45.0g，=7.5g，小球落地的平均位置距O点的距离如图所示．若用长度代表速度，则两球碰撞前“总动量”之和为_____g·cm，两球碰撞后“总动量”之和为_____g·cm．‎ ‎（5）用如图装置也可以验证碰撞中的动量守恒，实验步骤与上述实验类似．图中D、E、F到抛出点B的距离分别为，，．若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】 大于 ADE 2016m 2001 C ‎【解析】（1）在“验证碰撞中的动量守恒”实验中，为防止被碰球碰后反弹，入射球的质量必须大于被碰球的质量，（2）要验证动量守恒定律定律，即验证：，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得：，变形得：‎ ‎，因此实验需要测量：两球的质量、小球的水平位移，故选ADE．（3）‎ ‎【点睛】明确两种装置验证动量守恒的原理，并根据实验原理以及操作中的注意事项逐项分析，得出正确答案．由动量守恒定律求出需要验证的表达式，根据表达式确定需要测量的量；‎ ‎2．某同学设计了如图甲所示的装置来验证动量守恒定律：长木板下垫一小木片，轻推一下前端粘有橡皮泥(质量不计)的小车1后，连着穿过打点计时器纸带的小车1在木板上作匀速运动然后与静止在前方的小车2相碰并粘在一起，继续做匀速运动。打点计时器接频率为50Hz的交流电源。实验得到的纸带上各计数点(相邻两计数点间还有四个点未标出)如图乙所示。‎ ‎(1)小车1和2相碰的位置发生在相邻的两计数点____________之间(填纸带上计数点字母符号)；‎ ‎(2)已知小车1的质量m1=0.40kg，小车2的质量m2=0.55kg，由以上测量结果可计算出碰前小车1和2系统的总动量为____________kg·m/s，碰后总动量为____________kg·m/s(计算结果保留2位有效数字)，由此可得出的实验结论是________________________。‎ ‎【答案】 HI 0.040 0.038 在误差范围内满足动量守恒 ‎【解析】(1)碰撞前小车1做匀速运动，碰撞后也是匀速运动，但在碰撞过程中速度会发生变化，对应纸带上的点，可以知道发生碰撞的位置在HI之间 ‎（2）碰撞前小车的速度为;‎ 所以碰撞前的动量为 碰后的速度为 所以碰后的总动量为 从数据上可以看出碰前的动量与碰后的动量近似相等，所以在误差范围内满足动量守恒 ‎3．某实验小组利用气垫导轨探究碰撞中的不变量。实验装置如图1‎ 所示，充气的气垫导轨使滑块和导轨之间形成空气膜，从而极大地减小滑块运动过程中的摩擦阻力，同时利用光电门可以准确测量滑块运动过程中的速度大小。‎ ‎（1)如何检验导轨安放是否水平?以下说法中，哪种做法最好，________。（填A或B)‎ A．将气垫导轨平放在桌上，不打开气源充气，将滑块放到导轨上，若滑块不动，则完成检验 B．将气垫导轨平放在桌上，先打开气源充气，再将滑块放到导轨上，轻推滑块，若滑块先后通过两个光电门时的挡光时间几乎一样，则完成检验 ‎（2）速度的测量：用d表示滑块上挡光板的宽度，t为数字计时显示器显示的滑块挡板经过光电门的时间。则滑块经过光电门时的速度v=________。‎ ‎（3）使用如图2的滑块，进行弹性碰撞的研究，采用的实验步骤如下：‎ a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB，且使mA