高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 实验：验证动量守恒定律同步达标检测题

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课时跟踪训练（三）  实验：验证动量守恒定律A级—双基达标1．[多选]在利用气垫导轨验证动量守恒定律的实验中，哪些因素可导致实验误差(　　)A．导轨安放不水平　　　 B．小车上挡光板倾斜C．两小车质量不相等  D．两小车碰后连在一起解析：选AB　导轨不水平，小车速度将会受重力影响，A项可导致实验误差；挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，导致速度计算出现误差，B项可导致实验误差。2．[多选]在做“验证动量守恒定律”实验时，必须测量的物理量是(　　)A．入射小球和被碰小球的质量B．入射小球和被碰小球的半径C．入射小球从静止释放时的起始高度D．斜槽轨道的末端到地面的高度E．不放被碰小球时，入射小球飞出的水平射程F．入射小球和被碰小球碰撞后飞出的水平射程解析：选AEF　从同一高度做平抛运动，飞行时间t相同，所以需要测出的量有：未碰时入射小球的水平射程，碰后入射小球的水平射程，碰后被碰小球的水平射程，及两球质量的大小。3.如图所示，在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和带有固定挡板的质量都是M的滑块A、B做“验证动量守恒定律”的实验。(1)把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放一质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B的固定挡板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态。(2)按下按钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B分别与挡板C和D碰撞的同时，电子计时器自动停表，记下A至C的运动时间t1，B至D的运动时间t2。(3)重复几次取t1、t2的平均值。请回答以下几个问题：①在调整气垫导轨时应注意_________________________________________________；②应测量的数据还有________________________________________________________；③作用前A、B两滑块速度与质量乘积之和为________，作用后A、B两滑块速度与质量乘积之和为________(用②所测数据与题中已知数据表示)。解析：(3)①为了保证滑块A、B作用后均做匀速直线运动，必须使气垫导轨水平。②要求出A、B两滑块在卡销放开后的速度，需测出A运动至C的时间t1和B运动至D的时间t2，并且要测量出两滑块到挡板的距离s1和s2，再由公式v＝求出其速度。③设向左为正方向，根据所测数据求得两滑块的速度分别为vA＝，vB＝－，作用前两滑块静止，均有v＝0，速度与质量乘积之和为0，作用后两滑块的速度与质量乘积之和为－。答案：(3)①使气垫导轨水平②滑块A的左端到挡板C的距离s1和滑块B的右端到挡板D的距离s2③0　－4．在用气垫导轨做“验证动量守恒定律”实验时，左侧滑块质量m1＝200 g，右侧滑块质量m2＝160 g，挡光片宽度为3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线将两滑块连在一起，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Δt1＝0.30 s，Δt2＝0.24 s。则两滑块的速度分别为v1′＝________m/s，v2′＝________m/s。烧断细线前m1v1＋m2v2＝________kg·m/s，烧断细线后m1v1′＋m2v2′＝________kg·m/s。可得到的结论是___________________________________________________________________________________________。解析：由平均速度公式可得：v1′＝ m/s＝0.1 m/s；v2′＝ m/s＝0.125 m/s；设向右为正方向，因烧断细线之前，两滑块均静止，故烧断细线前m1v1＋m2v2＝0；烧断细线后m1v1′＋m2v2′＝0.2×(－0.1)kg·m/s＋0.16×0.125 kg·m/s＝0；故说明烧断细线前后动量守恒。答案：0.1　0.125　0　0　在实验误差范围内，烧断细线前后两滑块动量守恒5．某同学用图1所示装置来验证动量守恒定律，实验时先让a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下痕迹，重复10次；然后再把b球放在斜槽轨道末端的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。回答下列问题：(1)在安装实验器材时斜槽的末端应_______________________________________________________________________。(2)小球a、b的质量ma、mb的大小关系应满足ma______mb，两球的半径应满足ra______rb(选填“>”“<”或“＝”)。(3)本实验中小球落地点的平均位置距O点的距离如图2所示，这时小球a、b两球碰后的平均落地点依次是图中水平面上的________点和________点。(4)在本实验中结合图2，验证动量守恒的验证式是下列选项中的________。A．ma＝ma＋mbB．ma＝ma＋mbC．ma＝ma＋mb解析：(1)小球离开轨道后做平抛运动，在安装实验器材时斜槽的末端应保持水平，才能使小球做平抛运动。(2)为防止碰撞过程入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即ma>mb，为保证两个小球的碰撞是对心碰撞，两个小球的半径要相等。(3)由题图1所示装置可知，小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度减小，b球在前，a球在后，两球都做平抛运动，由图示可知，未放被碰小球时小球a的落地点为B点，碰撞后a、b两球的落地点分别为A、C点。(4)小球在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则有mav0＝mavA＋mbvB，两边同时乘以时间t得mav0t＝mavAt＋mbvBt，得ma＝ma＋mb。故选B。答案：(1)保持水平　(2)>　＝　(3)A　C　(4)BB级—选考提能6．如图甲所示为某同学设计的一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，现使小车A做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰后粘连成一体，两车一起继续做匀速运动，在小车A后连有纸带，电磁打点计时器所接电源的频率为50 Hz，长木板下垫有小木片用以平衡摩擦力。(1)若实验中得到的一条纸带如图乙所示，测得各计数点之间的距离已在图中标注，A为运动起始的第一点，则应选________(填“AB”“BC”“CD”或“DE”)段来计算小车A碰撞前的速度，则小车A碰撞前的速度为vA＝______ m/s；应选________(填“AB”“BC”“CD”或“DE”)段来计算小车A、B碰撞后的共同速度，共同速度为vAB＝________ m/s。(2)已测得小车A的质量mA＝0.40 kg，小车B的质量mB＝0.20 kg。由以上的测量结果可得，碰撞前两小车质量与速度的乘积之和为________ kg·m/s；碰撞后两小车质量与速度的乘积之和为________ kg·m/s。由以上计算可得结论：在误差允许范围内，碰撞前后两个小车动量守恒。解析：(1)小车A碰撞前做匀速直线运动，纸带上打出的点应是均匀的，故计算碰撞前小车A的速度应选用BC段，碰撞后两小车一起做匀速直线运动，纸带上打出的点同样是均匀的，故应选用DE段计算碰撞后的速度。碰前A的速度为vA＝＝ m/s＝1.05 m/s碰后A、B的速度相等，为vA′＝vB′＝vAB＝＝ m/s＝0.695 m/s。(2)碰撞前，有mAvA＋mBvB＝0.40×1.05 kg·m/s＝0.42  kg·m/s，碰撞后，有mAvA′＋mBvB′＝(mA＋mB)vAB＝0.60×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s通过计算可以发现，在误差允许范围内，碰撞前后两个小车动量守恒。答案：(1)BC　1.05　DE　0.695　(2)0.42　0.4177.用如图所示的装置验证动量守恒定律，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心距离为L，使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直线的夹角为α，A球释放后摆到最低点时恰好与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角为β处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D，保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点。(1)图中s应是B球初始位置到________的水平距离。(2)实验中需要测量的物理量有_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)实验中若等式________________________成立，即可验证动量守恒定律。解析：A球向下摆到与B球相碰前的速度为v1＝碰后A球的速度v1′＝碰后B球做平抛运动的初始速度v2′＝＝＝s 若要验证动量守恒定律，需满足：mAv1＝mAv1′＋mBv2′，即mA＝mA＋mBs 。答案：(1)落地点　(2)L、α、β、H、s、mA、mB(3)mA＝mA＋mBs