高考物理一轮复习实验针对训练8验证动量守恒定律含答案

这是一份高考物理一轮复习实验针对训练8验证动量守恒定律含答案，共6页。


(1)实验中质量为m1的入射小球和质量为m2的被碰小球的质量关系是m1________m2。(选填“大于”“等于”或“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m1多次从斜轨上S位置由静止释放，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m2静置于轨道的水平部分末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2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m1、m2
B．测量小球m1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m1、m2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]。
2．(2022·浙江1月选考)“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。
(1)实验应进行的操作有______。
A．测量滑轨的长度
B．测量小车的长度和高度
C．碰撞前将滑轨调成水平
(2)下表是某次实验时测得的数据：
由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是______kg·m/s。(结果保留3位有效数字)
3．(2023·湖北武汉模拟)某同学用如图甲所示的装置验证碰撞中动量守恒。一根长为L的轻质不可伸缩细线一端拴住质量为mA的小钢球A，细线的另一端固定在悬点O，在最低点的前后放置一光电门，光电门前的水平面上放一质量为mB的金属物块B，物块的上表面中央固定一轻质的遮光片。现将小球向右拉至细线水平后静止释放，小球在最低点与物块碰撞后反弹上升，测出小球反弹上升时细线的最大偏角为θ，光电门记录的挡光时间为t，已知重力加速度为g。则
甲 乙
(1)用20分度的游标卡尺测遮光片的宽度如图乙所示，则遮光片的宽度d＝________ mm；
(2)小球与物块的质量大小关系为mA________mB(选填“＞”“＝”或“＜”)；
(3)验证小球与物块在碰撞过程中动量守恒的表达式为______。(用字母mA、mB、L、d、θ、t、g表示)
4．为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量)，某同学选取了两个材质相同、体积不等的立方体滑块A和B，按下述步骤进行实验：
步骤1：在A、B的相撞面分别装上尼龙拉扣，以便二者相撞以后能够立刻结为整体。
步骤2：安装好实验装置如图甲，铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽，倾斜槽和水平槽由一小段圆弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机。
步骤3：让滑块B静置于水平槽的某处，滑块A从斜槽某处由静止释放，同时开始频闪拍摄，直到A、B停止运动，得到一幅多次曝光的数码照片。
步骤4：多次重复步骤3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出来，将刻度尺紧靠照片放置，如图乙所示。
甲
乙
(1)由图分析可知，滑块A与滑块B碰撞发生的位置在________。
①P5、P6之间 ②P6处 ③P6、P7之间
(2)为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是________。
①A、B两个滑块的质量m1和m2
②滑块A释放时距桌面的高度
③频闪照相的周期
④照片尺寸和实际尺寸的比例
⑤照片上测得的s45、s56和s67、s78
⑥照片上测得的s34、s45、s56和s67、s78、s89
⑦滑块与桌面间的动摩擦因数
写出验证动量守恒的表达式___________________________________________。
(3)请你写出一条有利于提高实验准确度或改进实验原理的建议：___________________________________________________________________。
实验针对训练(八)
1．解析：(1)为防止碰撞后入射小球反弹，实验中质量为m1的入射小球和质量为m2的被碰小球的质量关系是m1大于m2。
(2)如果碰撞过程系统动量守恒，以水平向右为正方向，由动量守恒定律得m1v1＝m1v2＋m2v3，小球离开轨道后做平抛运动，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m1v1t＝m1v2t＋m2v3t，得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，所以实验需要测量：两球的质量、两球落点的水平位移，故选A、D、E。
(3)由(2)可知，实验需要验证的表达式为：
m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。
答案：(1)大于 (2)A、D、E (3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON
2．解析：(1)碰撞前应将滑轨调成水平，确保系统所受合外力为零，保证碰撞过程中动量守恒，没有必要测量滑轨的长度和小车的长度、高度，故选项A、B均错误，选项C正确。
(2)由表中数据可知小车A的质量小于B的质量，则碰后小车A反向运动，以碰前小车A的运动方向为正方向，则可知碰后系统的总动量大小为p＝pB－pA＝0.200 kg·m/s。
答案：(1)C (2)0.200
3．解析：(1)主尺读数为4 mm，游标尺读数是6×0.05 mm＝0.30 mm，故最后读数4 mm＋0.30 mm＝4.30 mm。
(2)小钢球与金属物块碰后要求小球反弹，故mA＜mB。
(3)设小球在碰撞前、后的速度大小分别为v1、v2，由机械能守恒定律有mAgL＝eq \f(1,2)mAveq \\al(2,1)，mAgL(1－cs θ)＝eq \f(1,2)mAveq \\al(2,2)，碰后物块的速度v＝eq \f(d,t)，由碰撞中动量守恒有mAv1＝mBv－mAv2，可得eq \r(2gL)(1＋eq \r(1－cs θ))mAt＝mBd。
答案：(1)4.30 (2)＜ (3)eq \r(2gL)(1＋eq \r(1－cs θ))mAt＝mBd
4．解析：(1)P6之前物体的运动距离越来越小，s12＝3.00 cm，s23＝2.80 cm，s34＝2.60 cm，s45＝2.40 cm，s56＝2.20 cm，但每两段距离的差值都相等，说明物体在P6位置之前一直做匀减速直线运动，而在P6位置两滑块相遇，故A、B相撞的位置在P6处，故②正确。
(2)设碰撞前滑块A在P4、P5、P6的速度分别为v4、v5、v6，碰撞后，整体在P6、P7、P8的速度分别为v6′、v7、v8，则v4＝eq \f(s34＋s45,2T)，v5＝eq \f(s45＋s56,2T)，又v5＝eq \f(v4＋v6,2)，解得碰撞前滑块A速度v6＝eq \f(2s56＋s45－s34,2T)，同理，碰撞后整体的速度v6′＝eq \f(2s67＋s78－s89,2T)，需要验证的方程为m1v6＝(m1＋m2)v6′，将以上两式代入整理得m1(2s56＋s45－s34)＝(m1＋m2)·(2s67＋s78－s89)，故需要直接测量的物理量是A、B两个滑块的质量m1和m2及s34、s45、s56和s67、s78、s89，故①、⑥正确。
(3)提高实验准确度或改进实验原理的建议：
①使用更平整的轨道槽，防止各段摩擦力不同，滑块做非匀变速运动。
②在足够成像的前提下，缩短频闪照相每次曝光的时间，碰撞时间很短，使滑块碰撞位置拍摄更清晰、准确。
③适当增大相机和轨道槽的距离，相机和轨道槽的距离较小时，由于镜头拍摄引起的距离误差增大，应适当增大相机和轨道槽的距离。
④将轨道的一端垫起少许，补偿阻力，使得滑块碰撞前后都做匀速运动。
答案：(1)② (2)①⑥ m1(2s56＋s45－s34)＝(m1＋m2)·(2s67＋s78－s89) (3)见解析(任意一条即可)
A的质
量/kg
B的质
量/kg
碰撞前A的速度大小/(m·s－1)
碰撞后A的速度大小/(m·s－1)
碰撞后B的速度大小/(m·s－1)
0.200
0.300
1.010
0.200
0.800