高考物理微专题小练习专题42实验：验证动量守恒定律含答案

这是一份高考物理微专题小练习专题42实验：验证动量守恒定律含答案，共6页。


a．用天平测出A、B两个小球的质量mA、mB(mA>mB)；
b．把坐标纸紧贴在木板上，固定木板和斜槽在同一竖直面上，使斜槽末端保持水平，调整好手机的位置使摄像头正对坐标纸；
c．让入射小球在斜槽上的P点由静止释放，小球离开斜槽后，启动手机连拍功能进行拍摄，选择小球在空中运动时的相邻两张照片，在坐标纸上记录下小球的位置，如图乙所示；
d．更换新的坐标纸，将被碰小球放在斜槽末端，
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
e．两小球离开斜槽后，再次启动手机连拍功能进行拍摄，选择两球同时在空中运动时的相邻两张照片，在坐标纸上记录小球的位置，如图丙所示；
根据实验回答以下问题：
(1)把实验d补充完整；
(2)实验中放在斜槽末端的小球是________(选填“A”或“B”)；
(3)若小球碰撞过程中动量守恒，则成立的表达式为：________________(从“mA”“mB”“x0”“y0”“x1”“y1”“x2”“y2”中选择恰当的物理量表示).
2．[2020·全国卷Ⅰ]某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等．
实验步骤如下：
(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平；
(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块(含遮光片)的质量m2；
(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；
(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；
(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I＝______，滑块动量改变量的大小Δp＝______；(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)
(6)某次测量得到的一组数据为：d＝1.000 cm，m1＝1.50×10－2kg，m2＝0.400 kg，Δt1＝3.900×10－2s，Δt2＝1.270×10－2s，t12＝1.50 s，取g＝9.80 m/s2.计算可得I＝________ N·s，Δp＝________ kg·m·s－1；(结果均保留3位有效数字)
(7)定义δ＝ eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(I－Δp,I))) ×100%，本次实验δ＝________%(保留1位有效数字).
3．[2022·江苏省徐州市期中抽测]某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来验证动量守恒定律，滑块1上安装遮光片，光电计时器可以测出遮光片经过光电门的遮光时间，滑块质量可以通过天平测出，实验装置如图甲所示．
(1)游标卡尺测量遮光片宽度如图乙所示，其宽度d＝________ cm.
(2)打开气泵，待气流稳定后，将滑块1轻轻从左侧推出，发现其经过光电门1的时间比光电门2的时间短，应该调高气垫导轨的________端(填“左”或“右”)，直到通过两个光电门的时间相等，即轨道调节水平．
(3)在滑块上安装配套的粘扣．滑块2(未安装遮光片，质量m2＝120.3 g)静止在导轨上，轻推滑块1(安装遮光片，质量m1＝174.5 g)，使其与滑块2碰撞，记录碰撞前滑块1经过
光电门1的时间Δt1，以及碰撞后两滑块经过光电门2的时间Δt2.重复上述操作，多次测量得出多组数据如下表：
根据表中数据在方格纸上作出 eq \f(1,Δt2) ­ eq \f(1,Δt1) 图线．若根据图线得到的斜率k1数值近似等于k2＝________．(用m1、m2表示)即可验证动量守恒定律．
(4)多次试验，发现k1总大于k2，产生这一误差的原因可能是________．
A．滑块2的质量测量值偏大
B．滑块1的质量测量值偏大
C．滑块2未碰时有向右的初速度
D．滑块2未碰时有向左的初速度
专题42 实验：验证动量守恒定律
1．(1)让入射小球从P点由静止开始释放，使两球正碰 (2)B
(3)mAx0＝mAx1＋mBx2
解析：(1)为了让小球入射速度不变，所以让入射小球从P点由静止开始释放，使两球正碰；
(2)实验中放在斜槽末端的小球是被碰小球B.
(3)碰撞时应有mAv0＝mAvA＋mBvB，由平抛运动规律有x＝vt，小球从相同高度落下，故时间相等，上式中两边同乘以t，则有mAx0＝mAx1＋mBx2.
2．(1)相等 (5)m1gt12 m2 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt2)－\f(d,Δt1)))
(6)0.221 0.212 (7)4
解析：(1)滑块在气垫导轨上运动时可认为阻力为零，当导轨水平放置时滑块匀速运动，遮光片通过两光电门的遮光时间相等．(5)将砝码和砝码盘所受重力作为滑块所受拉力时，由冲量定义可知I＝m1gt12.滑块通过两光电门时的速度大小分别为vA＝ eq \f(d,Δt1)、vB＝ eq \f(d,Δt2)，故此过程中滑块动量改变量的大小为Δp＝m2vB－m2vA＝m2 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,Δt2)－\f(d,Δt1))).(6)将数据代入上述表达式可得I≈0.221 N·s、Δp≈0.212 kg·m/s.(7)由定义得δ＝ eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(I－Δp,I)))×100%＝4%.
3．(1)2.850 (2)左 (3)见解析图 eq \f(m1,m1＋m2) (4)AC
解析：(1)游标卡尺的读数为28mm＋10×0.05 mm＝28.50 mm＝2.850 cm.
(2)滑块经过光电门1的时间比光电门2的时间短，说明滑块做减速运动，是由于气垫导轨左侧低造成的，应将左端调高．
(3)作出 eq \f(1,Δt2)－ eq \f(1,Δt1)图线如图所示，
若满足动量守恒，则有m1v1＝(m1＋m2)v2，且v1＝ eq \f(d,Δt1)，v2＝ eq \f(d,Δt2)，
整理得 eq \f(1,Δt2)＝ eq \f(m1,m1＋m2)· eq \f(1,Δt1)，k2＝ eq \f(m1,m1＋m2).
(4)若滑块2的质量测量值偏大，则计算值k2偏小，则有k1>k2，A正确；若滑块1的质量测量值偏大，则计算值k2偏大，则有k1k2，C正确；若滑块2未碰时有向左的初速度，则碰后动量值偏小，即 eq \f(1,Δt2)偏小，则k1偏小，k164.72
69.73
70.69
80.31
104.05
eq \f(1,Δt1) /s－1
15.5
14.3
14.1
12.5
9.6
Δt2/ms
109.08
121.02
125.02
138.15
185.19
eq \f(1,Δt2) /s－1
9.2
8.3
8.0
7.2
5.4