年终活动
搜索
    上传资料 赚现金

    鲁科版高中物理选择性必修第一册第1章动量及其守恒定律第3节科学验证:动量守恒定律练习含答案

    鲁科版高中物理选择性必修第一册第1章动量及其守恒定律第3节科学验证:动量守恒定律练习含答案第1页
    鲁科版高中物理选择性必修第一册第1章动量及其守恒定律第3节科学验证:动量守恒定律练习含答案第2页
    鲁科版高中物理选择性必修第一册第1章动量及其守恒定律第3节科学验证:动量守恒定律练习含答案第3页
    还剩12页未读, 继续阅读
    下载需要10学贝 1学贝=0.1元
    使用下载券免费下载
    加入资料篮
    立即下载

    鲁科版高中物理选择性必修第一册第1章动量及其守恒定律第3节科学验证:动量守恒定律练习含答案

    展开

    这是一份鲁科版高中物理选择性必修第一册第1章动量及其守恒定律第3节科学验证:动量守恒定律练习含答案,共15页。
    第1章 动量及其守恒定律第3节 科学验证:动量守恒定律基础过关练题组一 研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒1.(2023山东师范大学附中期中)如图所示,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在斜槽末端碰撞前后的动量关系。安装好实验装置,完成测量前的准备,并记下重垂线所指的位置O。第一步:不放小球2,让小球1从斜槽上某处由静止滚下,并落在地面上,重复多次,用尽可能小的圆把小球1的所有落点圈在里面,其圆心就是小球1落点的平均位置。第二步:把小球2放在斜槽末端边缘处,让小球1从斜槽上相同位置处由静止滚下,使小球1与小球2碰撞,重复多次,并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置。第三步:用刻度尺分别测量三个落点的平均位置离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度。在上述实验中:(1)在不放小球2时,小球1从斜槽上某处由静止开始滚下,小球1的落点的平均位置在图中的   点;把小球2放在斜槽末端边缘处,小球1从斜槽上相同位置处由静止开始滚下,使它们发生碰撞,碰后小球1的落点的平均位置在图中的   点。(选填“M”“P”或“N”) (2)直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,可以通过测量    间接地解决这个问题。 A.小球开始释放时距斜槽底端的高度hB.小球抛出点距地面的高度HC.小球做平抛运动的水平位移(3)本实验中小球1的质量m1与小球2的质量m2应满足m1   m2(选填“>”“”“=”或“m2)。将硬币a放置在斜面上某一位置,标记此位置为C。由静止释放a,当a停在水平面上某处时,测量a右侧到O点的距离OP,如图甲所示;将硬币b放置在O处,左侧与O点重合,再将a从C点由静止释放,当两枚硬币发生碰撞后,a、b分别停在水平面上时,测量a右侧到O点的距离OM、b左侧到O点的距离ON,如图乙所示。保持释放位置不变,重复实验若干次,得到OP、OM、ON的平均值分别为s0、s1、s2。(1)在本实验中,b选用的是    硬币。(选填“一元”或“一角”) (2)若a、b碰撞前后动量守恒,则应满足的表达式为          (用s0、s1、s2、m1和m2表示);若碰撞前后动量守恒且机械能相等,则应满足的表达式为        (用s0、s1和s2表示)。 (3)该同学规范地完成了实验的每一步操作,最后代入实验测得的数据,发现碰撞前后动量并不守恒,原因可能是        (回答一条即可)。  答案全解全析基础过关练1.答案 (1)P M (2)C (3)>解析 (1)小球1从斜槽上某处由静止开始滚下,小球1的落点的平均位置在图中的P点;小球1和小球2相撞后,小球1的速度变小,小球2的速度大于小球1的速度,两小球都做平抛运动,故小球2的水平位移较大,所以碰撞后小球1落点的平均位置是M点,小球2落点的平均位置是N点。(2)根据平抛运动规律有x=vt,H=12gt2联立可得小球做平抛运动的初速度v=xg2H因抛出点到地面的高度相同,故测定小球碰撞前后的速度可以通过测量小球做平抛运动的水平位移x间接地解决这个问题,C正确。(3)为避免碰撞后小球1发生反弹,实验中小球1与小球2的质量关系应满足m1>m2。2.答案 (1)BC (2)m1x2=m1x1+m2x3(3)m1L2=m1L1+m2L3解析 (1)为使入射球与靶球发生对心碰撞,两球的直径必须相同;为防止碰撞后入射球反弹,入射球的质量应大于靶球的质量,A错误。为保证碰撞前瞬间入射球的速度相同,每次入射球必须从同一位置由静止释放,B正确。为保证碰撞后两个球做平抛运动,斜槽轨道末端必须水平,C正确。轨道是否光滑对实验的结果没有影响,D错误。(2)碰撞前后入射球和靶球做平抛运动的竖直位移相同,则在空中运动的时间相同;设在空中运动的时间为t,若满足动量守恒,有m1x2t=m1x1t+m2x3t,整理可得m1x2=m1x1+m2x3。(3)设斜面与水平面的夹角为θ,由几何关系可得x″=L cos θ,h″=L sin θ;由平抛运动的规律得x″=v″0t″,h″=12gt″2;联立可得v″0= cos θgL2sinθ,则做平抛运动的水平速度分别为v″1= cos θgL12sinθ,v″2= cos θgL22sinθ,v″3=cos θgL32sinθ,代入动量守恒的表达式m1v″2=m1v″1+m2v″3,化简可得m1L2=m1L1+m2L3。3.答案 (1)5.325(5.324~5.326均可) (2)mAt1=mBt2解析 (1)由题图乙可知遮光条的宽度为d=5 mm+32.5×0.01 mm=5.325 mm。(2)设弹簧将A、B两滑块沿相反方向弹开后,两滑块的速度大小分别为v1和v2,根据动量守恒定律可得mAv1=mBv2,又v1=dt1,v2=dt2联立可得验证动量守恒定律的关系式为mAt1=mBt2。4.答案 (1)接通电源 放开滑块 (2)0.620 0.618(3)纸带与打点计时器限位孔之间有摩擦解析 (1)使用打点计时器时,应先接通电源,待打点计时器工作稳定后,再放开滑块。(2)由纸带上打出的点迹可知两滑块相互作用前滑块1的速度v1=20.0×10−20.02×5 m/s=2 m/s。系统的总动量p1=m1v1=0.310×2 kg·m/s=0.620 kg·m/s相互作用后,两滑块的速度v2=16.8×10−20.02×7 m/s=1.2 m/s。系统的总动量p2=(m1+m2)v2=(310+205)×10-3×1.2 kg·m/s=0.618 kg·m/s。(3)系统相互作用前后的总动量不完全相同的主要原因是纸带与打点计时器的限位孔之间有摩擦。能力提升练1.答案 (1)> (2)C(3)m1LD1L−LD=m1LC1L−LC+m2LE1L−LE解析 (1)为了防止入射球碰后反弹,小球甲、乙的质量关系应满足m1>m2。(2)小球甲与乙发生碰撞后,小球甲的速度减小,因此碰撞后小球甲的落点应低于未碰撞时小球甲的落点,故碰撞后小球甲的落点只能是C点或D点。若碰撞后小球甲的落点是D点,则未碰撞时小球甲的落点是E点,则C点是碰撞后小球乙的落点,这与碰撞后小球甲在小球乙的后面、小球甲的速度小于小球乙的速度的实际情况不符,故碰撞后小球甲的落点应是图中的C点。(3)设落点所对应的水平速度分别为vC、vD、vE,若碰撞过程中动量守恒,则m1vD=m1vC+m2vE设斜面与水平面的夹角为θ,则小球甲落到C点的下落高度为hC=(L-LC) sin θ小球甲下落到C点所用的时间为tC=2ℎCg=2(L−LC)sinθg小球甲下落到C点的水平位移为xC=LC cos θ故vC=xCtC=LC cos θ·g2(L−LC)sinθ同理可得vD=LD cos θ·g2(L−LD)sinθ,vE=LE cos θ·g2(L−LE)sinθ代入动量守恒表达式整理可得m1LD1L−LD=m1LC1L−LC+m2LE1L−LE即满足上式则说明碰撞中动量是守恒的。2.答案 (1)9.303(9.302~9.304均可) (2)sg2H(3)14解析 (1)小球P的直径为D=9 mm+30.3×0.01 mm=9.303 mm。(2)碰后小球Q做平抛运动,竖直方向有H=12gt2水平方向有s=vQt联立解得碰后小球Q的速度大小为vQ=sg2H。(3)小球P运动到最低点与小球Q碰撞前,根据动能定理可得mPgL(1-cos α)=12mPvP2解得vP=2gL(1−cosα)同理可得小球P与小球Q碰撞后的速度大小为vP'=2gL(1−cosβ)该碰撞过程中动量守恒,有mPvP+0=mPvP'+mQvQ机械能守恒,有12mPvP2+0=12mPvP'2+12mQvQ2联立解得vP'=mP−mQmP+mQvP=12vP整理可得cos β=14 cos α+34则cos β-cos α图线斜率的理论值应为14。3.答案 (1)0.420 挡光片中心 (2)2gH=2dt2解析 (1)游标卡尺主尺的读数为0.4 cm,游标尺读数为10×0.02 mm=0.20 mm,则d=0.4 cm+0.20 mm=0.420 cm;需测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h。(2)重物A经过光电门时的速度v'=dt2,绳绷紧前,对B由机械能守恒定律可得MgH=12Mv2,解得v=2gH,则可知A、B作用前系统的总动量为p=Mv=M2gH;绳绷紧后A、B做匀速运动的速度大小相等,为v'=dt2,故A、B作用后的总动量p'=2Mv'=2Mdt2,故只要验证2gH=2dt2即可证明系统沿绳方向动量守恒。4.答案 (1)一角 (2)m1s0=m1s1+m2s2 s0=s2−s1 (3)见解析解析 (1)为了保证两硬币碰后都向右运动,需要入射硬币的质量大于被碰硬币的质量,故b选用的是一角硬币。(2)不放置硬币乙时,甲从O点到P点做匀减速直线运动,由牛顿第二定律得-μm1g=m1a由匀变速直线运动的速度-位移公式得0-v02=2as0联立解得v0=2μgs0同理,碰后两硬币的速度分别为v1=2μgs1,v2=2μgs2以碰撞前瞬间a的速度方向为正方向,a、b碰撞过程,由动量守恒定律得m1v0=m1v1+m2v2,整理得m1s0=m1s1+m2s2若碰撞前后动量守恒且机械能相等,则有12m1v02=12m1v12+12m2v22联立解得s0=s2−s1(3)产生误差可能的原因是:①两个硬币厚度不同,两硬币重心连线与水平面不平行;②两硬币碰撞内力不远远大于外力,只是近似满足动量守恒(即如果摩擦力比较大,只是近似满足动量守恒)。

    文档详情页底部广告位
    • 精品推荐
    • 所属专辑
    欢迎来到教习网
    • 900万优选资源,让备课更轻松
    • 600万优选试题,支持自由组卷
    • 高质量可编辑,日均更新2000+
    • 百万教师选择,专业更值得信赖
    微信扫码注册
    qrcode
    二维码已过期
    刷新

    微信扫码,快速注册

    手机号注册
    手机号码

    手机号格式错误

    手机验证码 获取验证码

    手机验证码已经成功发送,5分钟内有效

    设置密码

    6-20个字符,数字、字母或符号

    注册即视为同意教习网「注册协议」「隐私条款」
    QQ注册
    手机号注册
    微信注册

    注册成功

    返回
    顶部
    Baidu
    map