高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册4 实验：验证动量守恒定律课时训练

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课时素养评价4　实验：验证动量守恒定律A组　合格性考试练1．在验证碰撞中的动量守恒的实验中，关于入射小球在斜槽轨道上释放点的高低对实验影响，下列说法正确的是(　　)A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度测量值越精确C．释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，支柱对被碰小球的阻力越小2．(多选)如图所示为“验证动量守恒定律”的实验装置，下列说法正确的是(　　)A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长B．两小球必须都是刚性球，且质量相同C．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度D．两小球碰后可以粘在一起共同运动3．(多选)某同学用频闪照相和气垫导轨探究碰撞中的不变量，现用天平测出滑块A、B的质量分别为300 g和200 g，接着安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平．然后向气垫导轨通入压缩空气，再把A、B两滑块放到导轨上，分别给它们初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间间隔为Δt＝0.2 s．如图所示是闪光4次拍摄得到的照片，其间A、B两滑块均在0～80 cm刻度范围内．第一次闪光时，滑块B恰好通过x＝55 cm处，滑块A恰好通过x＝70 cm处，碰撞后滑块A静止，B立即反向．关于该实验，下列判断正确的是(　　)A．两滑块的碰撞发生在第一次闪光后0.1 sB．碰撞前A的速度大小是0.5 m/sC．碰撞前B的速度大小是1.0 m/sD．实验结果表明，碰撞前后两滑块的质量与速度的乘积之和不变[答题区]题号123答案   4.用如图甲所示的装置探究碰撞中的动量守恒，小车P的前端、小车Q的后端均粘有橡皮泥，小车P的后端连接通过打点计时器的纸带，在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力，推一下小车P，使之运动，与静止的小车Q相碰粘在一起，继续运动．(1)实验获得的一条纸带如图乙所示，根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得B、C、D、E各点到起点A的距离．根据碰撞前后小车的运动情况，应选纸带上________段来计算小车P的碰撞前速度．(2)测得小车P(含橡皮泥)的质量为m1，小车Q(含橡皮泥)的质量为m2，如果实验数据满足关系式________，则说明小车P、Q组成的系统碰撞前后动量守恒．(3)如果在测量小车P的质量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰撞前总动量与系统碰撞后总动量相比，将________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)．5．在“探究碰撞中的不变量”实验中，通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示．(1)实验室有如下A、B、C三个小球，则入射小球应该选取________进行实验(填字母代号)；(2)关于本实验，下列说法正确的是________(填字母代号)；A．斜槽安装时末端必须保持水平B．小球每次都必须从斜槽上的同一位置静止释放C．必须测量出斜槽末端到水平地面的高度D．实验中需要用到秒表测量小球空中飞行的时间(3)用刻度尺测量M、P、N距O点的距离依次为x1、x2、x3，通过验证等式________是否成立，从而验证动量守恒定律(填字母代号)．A．m2x2＝m2x1＋m1x3B．m1x1＝m2x2＋m3x3C．m1x2＝m1x1＋m2x3D．m2x1＝m2x2＋m1x3   B组　选择性考试练6.实验小组采用如图所示装置进行了动量守恒实验验证．a．在木板表面先后钉上白纸和复印纸，并将木板竖直立于靠近槽口处，使小球A从斜槽轨道上某固定点C由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；b．将木板向右平移适当的距离固定，再使小球A从原固定点C由静止释放，撞到木板上得到痕迹P；c．把半径相同的小球B静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球A仍从原固定点C由静止释放，与小球B相碰后，两球撞在木板上得到痕迹M和N；d．用刻度尺测量纸上O点到M、P、N三点的距离分别为y1、y2、y3.请你写出用直接测量的物理量来验证两球碰撞过程中系统的动量守恒的表达式：__________________．(小球A、B的质量分别为m1、m2)               课时素养评价4　实验：验证动量守恒定律1．解析：释放点越低，入射小球碰前的速度越小，两球碰后速度也越小，水平位移越小，水平位移测量的相对误差大；释放点越高，入射小球碰前的速度越大，两球相碰时，相互作用的内力越大，支柱对被碰小球的阻力不变，阻力的影响相对减小，可以较好地满足动量守恒的条件，碰后两球的速度越大，也有利于减小测量水平位移时的相对误差，从而使实验的误差减小，C正确．答案：C2．解析：细绳长度适当，便于操作；两绳等长，以保证两球能对心碰撞，A正确；为保证实验结论的普适性，两球质地是任意的，质量也需考虑各种情况，但大小必须相同，以保证两球发生正碰，B错误；由静止释放小球，初动能为零，可由机械能守恒mgl(1－cos a)＝mv2，计算碰前小球的速度，方便简单，C正确；碰后两球分开或共同运动都是实验时可能出现的运动情况，D正确．答案：ACD3．解析：由于碰撞后滑块A静止，由题图可知，碰撞发生在x＝60 cm处；从碰撞到第二次闪光B运动的距离为10 cm，则可求得该过程B用时为0.1 s，所以，两滑块的碰撞发生在第一次闪光后0.1 s，A正确；碰撞前0.1 s内A的位移大小为10 cm，则碰撞前A的速度大小是1 m/s，B错误；前0.1 s内B的位移大小为5 cm，则碰撞前B的速度大小是0.5 m/s，C错误；第二次闪光与第三次闪光的时间间隔内B的位移大小为20 cm，则碰撞后B的速度大小是1 m/s；设向左为正方向，碰撞前两滑块的质量与速度的乘积之和为mAvA－mBvB＝0.3×1 kg·m/s－0.2×0.5 kg·m/s＝0.2 kg·m/s，碰撞后两滑块的质量与速度的乘积之和为0.2×1 kg·m/s＝0.2 kg·m/s，碰撞前后两滑块的质量与速度的乘积之和不变，D正确．答案：AD4．解析：(1)小车P碰撞前做匀速直线运动，在相等时间内运动位移相等，由图乙所示纸带可知，应选择纸带上的BC段求出小车P碰撞前的速度．(2)设打点计时器打点时间间隔为T，由图乙所示的纸带可知，碰撞前小车的速度v＝，碰撞后两小车的共同速度v′＝，如果碰撞前后系统动量守恒，则m1v＝(m1＋m2)v′，即m1＝(m1＋m2)，整理得＝.(3)如果在测量小车P的质量时，忘记粘橡皮泥，则小车P质量的测量值小于真实值，由(2)中表达式可知，所测系统碰撞前总动量小于碰撞后系统的总动量．答案：(1)BC　(2)＝(3)偏小5．解析：(1)入射小球的质量要大于被撞击的静止小球，这样撞击后两小球都能向前运动；另外，两小球的直径要相等，才能发生对心碰撞，碰撞前后的速度方向都沿着水平方向，A正确．(2)斜槽安装时末端必须保持水平，才能保证两小球在水平方向上发生对心碰撞并均沿水平方向飞出，A正确；小球每次都必须从斜槽上的同一位置静止释放，这样入射小球每次都能获得相同的动量，B正确；斜槽末端到水平地面的高度决定了小球在空中的运动时间，不需要测量，C错误；实验中不需要用秒表测量小球在空中飞行的时间，D错误．(3)如果动量守恒，则有m1vA1＝m1vA2＋m2vB2，由于两球在空中的运动时间相等，即tA1＝tA2＝tB2，所以m1vA1×tA1＝m1vA2×tA2＋m2vB2×tB2，即m1x2＝m1x1＋m2x3，C正确．答案：(1)A　(2)AB　(3) C6．解析：小球离开轨道后做平抛运动，设木板与抛出点之间的水平距离为x，由平抛运动规律得水平方向有x＝vt，竖直方向有h＝gt2，解得v＝x，放小球B之前，小球A落在图中的P点，设A的水平初速度为v0，小球A和B发生碰撞后，球A的落点在图中的N点，设其水平初速度为v1，球B的落点是图中的M点，设其水平初速度为v2，小球碰撞的过程中若动量守恒，则m1v0＝m1v1＋m2v2，即m1·x＝m1·x＋m2·x，则验证两球碰撞过程中系统动量守恒表达式为m1＝m1＋m2.答案：m1＝m1＋m2.