人教版 (2019)选择性必修 第一册4 实验：验证动量守恒定律练习题

第一章　4

填空题(本题共4小题，每题15分，共60分)

1．(15分)气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响，因此成为重要的实验器材，气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验。

现提供以下实验器材：(名称、图像、编号如图所示)

利用以上实验器材还可以完成“通过证明m1v0＝(m1＋m2)v来得到滑块碰撞时的动量守恒”的实验。为完成此实验。

(1)针对实验原理，我们应选择的器材编号为： ABC 。

(2)在我们所选的器材中： B 器材对应原理中的m1(填写器材编号)。

解析：该实验的原理为m1v0＝(m1＋m2)v，两个物体最终粘在一起，一起运动，通过光电门可以测量速度的大小，所以应选择的器材为A、B、C。因为m1应该是先运动的滑块，不是静止的滑块，所以对应的器材是B。

2．(15分)(2021·江苏省扬州中学高二下学期检测)在探究碰撞中动量守恒实验中，利用如图所示的气垫导轨通过闪光照相进行这一实验。

某次实验时碰撞前B滑块静止，A滑块匀速向B滑块运动并发生碰撞，利用闪光照相的方法连续4次拍摄得到的闪光照片如图所示。

已知相邻两次闪光的时间间隔为T，在这4次闪光的过程中，A、B两滑块均在0～80 cm范围内，且第1次闪光时，滑块A恰好位于x＝10 cm处。若A、B两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的 2.5T 时刻，如果碰撞前后动量守恒，则A、B两滑块质量之比mAmB＝ 23 。

解析：由题图可知，前三次曝光的时间间隔内物块A的位移相同，两物块不可能相碰，又由于物块B开始时静止，而碰后物块B一定向右运动，因物块B静止在60 cm的位置，所以两物块碰撞一定发生在2.5 T末，设碰前物块A的速度大小为v，则碰后物块A的速度大小为，由题图可知碰后B的速度大小为v，假设取向右的方向为正，则碰前的质量与速度乘积的和为mAv，碰后的质量与速度乘积的和为－mA＋mBv，因为碰撞前后动量守恒，则整理可得mAmB＝23。

3．(15分)某同学用如图所示装置来“验证动量守恒定律”，实验时先让小球a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；然后再把小球b静置在斜槽轨道末端，小球a仍从原固定点由静止开始滚下，和小球b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 水平或切线水平 。

(2)小球a、b的质量关系应满足ma > mb，两球的半径关系应满足ra ＝ rb(均选填“>”“<”或“＝”)。

(3)在本实验中，验证的式子是： ma·OB＝ma·OA＋mb·OC 。

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)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，由题图所示可知，未放被碰小球时小球a的落地点为B点，碰撞后a、b的落地点分别为A、C点，小球在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量不变，则有：mav0＝mava＋mbvb，两边同时乘以时间t得mav0t＝mavat＋mbvbt，ma·OB＝ma·OA＋mb·OC。

4．(15分)用如图所示的装置可以验证动量守恒定律，在滑块A和B相碰的端面上装上弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。

(1)实验前需要调节气垫导轨水平，借助光电门来检验气垫导轨是否水平的方法是 使其中一个滑块在导轨上运动，看滑块经过两光电门的时间是否相等，若相等，则导轨水平 。

(2)为了研究两滑块所组成的系统在弹性碰撞和完全非弹性碰撞两种情况下的动量关系，实验分两次进行。

第一次：让滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给滑块A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt1，滑块A与B碰撞后又分开，滑块A再次通过光电门1的时间为Δt2，滑块B通过光电门2的时间为Δt3。

第二次：在两弹性碰撞架的前端贴上双面胶，同样让滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置。给滑块A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt4，滑块A与B碰撞后粘连在一起，滑块B通过光电门2的时间为Δt5。

为完成该实验，还必须测量的物理量有 BC (填选项前的字母)。

A．挡光片的宽度d

B．滑块A的总质量m1

C．滑块B的总质量m2

D．光电门1到光电门2的间距L

(3)在第二次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中动量守恒，则应该满足的表达式为  ＝　 (用已知量和测量量表示)。

解析：(1)检验气垫导轨是否水平的方法是使其中一个滑块在导轨上运动，看滑块经过两光电门的时间是否相等，若相等，则导轨水平。

(2)以第一次实验为例，要验证动量守恒，则m1v1＝－m1v2＋m2v3，滑块经过光电门的速度用计算，则m1＝－m1＋m2，即＝－＋，则还需要测量的物理量是滑块A的总质量m1和滑块B的总质量m2，故选B、C。

(3)在第二次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中动量守恒，则应该满足的表达式为m1v4＝(m1＋m2)v5，滑块经过光电门的速度用计算，则m1＝(m1＋m2)，即＝。